新能源汽车车身的结构分析和试验

【摘要】：汽车产品的快速设计开发、合理预测以及正确决策是企业实现快速响应市场、确保产品质量以及谋求产品创新的重要环节。目前国内对于车身结构的模态特性以及静态强度、刚度特性分析方法相对完善，研究重点主要集中提高仿真精度、加强理论研究方面；但是对于疲劳寿命分析方面的研究还处于起步阶段，基础理论积累较少，有限元方法验证能力不足，主要依靠试验方法进行疲劳寿命的校核。而在车身结构最初设计阶段，由于没有真实车身结构样机，为了对其设计方案进行评估、优化，需要利用有限元分析方法以及计算机仿真技术对车身结构的模态特性、静态强度要求、静态刚度要求以及疲劳寿命进行分析评估。 首先，建立既能满足新能源汽车造型需要，又能满足功能需要的空间桁架式车身结构，使得车身结构具有合理的分块理念，优异的布置形式，理想的传递路径。其次，建立车身结构的有限元模型，进行自由模态分析，提取其固有频率以及相应振型，检验车身结构的动态特性；并且采用车身结构模态试验以及模态置信准则相结合的方法，验证有限元模型的科学性以及有效性。然后，建立新能源汽车多体动力学模型，近似模拟真实的行驶状态，检验车身结构在特征工况下的静态强度、刚度特性，识别结构高应力、高应变危险区域，并且采用扭转刚度与车身结构质量的比值来描述结构刚度性能。最后，结合GB/T12678-90《汽车可靠性行驶试验方法》，建立C级路面的随机路面谱，利用多体动力学模型，采用准静态载荷叠加法以及线性疲劳损伤累积法，定量描述车身结构的疲劳寿命以及准确识别疲劳破坏危险位置。 文章系统地阐述了基于有限元方法以及多体动力学方法的车身结构性能分析思路，为车身结构的开发设计提供依据，以及从工程应用上升到理论研究奠定了基础。 【关键词】：车身结构 动态特性 静态特性 疲劳寿命 仿真与试验
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U463.82
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.3 课题目的和意义15-16
• 1.4 车身结构分析和试验方法16-18
• 第二章 车身结构的模态分析和试验18-40
• 2.1 车身结构的有限元模型的建立18-22
• 2.1.1 车身结构的类型18-19
• 2.1.2 车身结构模型的建立19-20
• 2.1.3 单元类型及网格划分20
• 2.1.4 有限元模型的连接处理20-21
• 2.1.5 网格单元属性的赋予21-22
• 2.2 车身结构模态分析及试验流程22-23
• 2.3 计算模态的理论研究23-24
• 2.4 车身结构计算模态结果分析24-28
• 2.5 试验模态的理论研究28-34
• 2.6 车身结构试验模态结果分析34-35
• 2.7 计算模态与试验模态结果分析35-39
• 2.8 本章小结39-40
• 第三章 车身结构静态强度与刚度分析40-63
• 3.1 多体动力学模型的建立40-41
• 3.2 车身结构强度分析基本理论研究41-44
• 3.2.1 强度分析工况的研究42-43
• 3.2.2 获取载荷的理论研究43-44
• 3.3 车身结构静态强度分析44-59
• 3.3.1 强度分析载荷的确定44-45
• 3.3.2 车身结构强度结果分析45-59
• 3.4 车身结构刚度分析基本理论研究59
• 3.5 车身结构静态刚度分析59-62
• 3.6 本章小结62-63
• 第四章 车身结构的疲劳寿命分析63-77
• 4.1 疲劳寿命分析的基本理论研究63-66
• 4.1.1 疲劳寿命问题的描述63-64
• 4.1.2 疲劳寿命分析方法的确定64-65
• 4.1.3 疲劳累积损伤理论研究65-66
• 4.2 车身结构的疲劳寿命分析66-76
• 4.2.1 疲劳寿命分析方法的确定66-67
• 4.2.2 随机路面谱的生成67-69
• 4.2.3 随机载荷谱的确定69-72
• 4.2.4 疲劳损伤法则的确定72-74
• 4.2.5 疲劳寿命结果分析74-76
• 4.3 本章小结76-77
• 总结和展望77-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果82-83
• 致谢83-84
• 附件84

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