基于白车身结构刚性化的结构灵敏度分析

田佩，华睿

基于白车身结构刚性化的结构灵敏度分析

田佩，华睿

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

白车身的刚度是影响整车NVH性能及操纵性的重要评价指标，通过结构灵敏度分析可获得最优的白车身结构刚度设计，而通过利用CAE 分析对局部模型刚性化后的白车身刚度、模态性能变化计算结构的灵敏度是一种有效的结构优化参考方法。

白车身刚度；模态；结构灵敏度；结构优化

1 引言

白车身的刚度是整车设计的一个重要指标，它决定了车辆在外力作用下抵抗变形的能力。白车身刚度与整车的NVH性能及操纵性，耐久性等均有一定的关联。通常我们主要关注两个车身刚度指标，即扭转刚度及弯曲刚度。如何在一定的成本及重量控制下尽可能提升白车身刚度是目前各车企研究的方向，本文主要通过一种研究车身结构灵敏度的方法为车身刚度提升提供结构优化方向参考。

2 基本要求

2.1 分析软件

前处理：Altair/Hypermesh；求解器：Nastran；后处理：HyperView。

2.2 数据需求

（1）白车身模型；

（2）模型批量生成脚本。

3 分析流程图

图1

4 具体内容

4.1 模型准备

白车身刚度模态计算模型，如图2所示。

图2 白车身模型

首先删除所有的非2D单元，并删除临时节点，否则生成刚性单元，计算报错。

图3 删除临时节点

4.2 模型分块

根据结构位置定义新的component，其名称与所在的结构名称一致。例如B柱下接头：B_PLR_JOINT_LWR。

图4 创建新component

选取B柱下接头区域的网格，将其放在新建的B_PLR_ JOINT_LWR的comp中。

依次完成所有位置的划分。

图6 划分好后的component

4.3 创建SET集

根据结构位置定义新的SET，其名称与所在的结构名称一致。

如果这个结构只有一部分，例如后地板横梁，则可以直接命名FLOOR_RR_CM_I。首先全部定义完单一结构的SET集，ID从100开始，依次定义，不可以有间断。

如果这个结构是有两部分的，例如B柱下接头，有左右两个部分，则两侧分别定义SET集：B_PLR_JOINT_LWR_L、B_PLR_JOINT_LWR_R（属于同一结构的需相邻），ID从200开始，一定要按左右顺序依次定义，不可以有间断。

对于门槛和上边梁被间隔开多段的，可以按图中的方式，分成前、中、后单独分析计算。

创建Node类型的SET。

4.4 保存SET信息

模型导出为bdf或者fem文件（optistruct可以同时计算刚度和模态），不要覆盖以前的模型，仅仅为了复制其中的SET信息。打开导出的模型，复制所有的SET信息到计算模型Case Control Cards中，保存计算模型。

图8 复制SET集信息

4.5 运行脚本

图9 运行脚本

打开一个新的HyperWorks，运行脚本，导出几十个刚度、模态分析模型。

4.6 模型计算

计算导出的模型，可以创建批处理文件完成所有模型的计算。

4.7 后处理

图10 某车型统计结果

计算完毕后，提取刚度、模态结果。

灵敏度值=（计算值/初始值-1）%，根据；灵敏度分析结果，确认优化方案。

5 结论

本文通过局部刚性化模型，并运行批处理命令生成模型，最后结果处理方法，让结构设计有更好的约束和参照，为工程项目的进行提供分析流程与分析方法，且通过CAE前期对设计阶段结构优化方案的确定，通过不同组合方案的对比分析，在满足性能的前提下可以实现最大化降低整车成本及整车重量，真正做到产品正向设计中同步开发。

[1] 黄金陵.汽车车身设计.[M]机械工业出版社.2008.

[2] 张胜兰.基于HyperWorks的结构优化设计技术.[M]机械工业出版社.2008.

[3] 王勖成.有限单元法.[M]清华大学出版社.2003.

[4] 郭乙木,陶伟明.线性与非线性有限元及其应用.[M]机械工业出版社.2003.

Structural Sensitivity Analysis Based on Structural Stiffness of BIW

Tian Pei, Hua Rui

（Anhui Jianghuai Automotive Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

Stiffness of BIW is an important evaluation index that affects NVH performance and maneuverability of the whole vehicle, Through structural sensitivity analysis, the optimal structural stiffness design of BIW can be obtained, CAE analysis is an effective reference method for structural optimization to calculate structural sensitivity for stiffness and modal perfor -mance changes of BIW after local model rigidization.

Stiffness of BIW; Modal; Structural sensitivity; Structure optimization

U462.3

A

1671-7988(2019)14-128-03

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田佩，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.042