本文關(guān)鍵詞：轎車白車身梁截面和接頭結(jié)構(gòu)研究

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【摘要】：現(xiàn)代轎車多采用承載式車身結(jié)構(gòu),白車身剛度對(duì)轎車動(dòng)靜態(tài)性能影響特別顯著。白車身由承載桿梁件、接頭和鈑金件三大部分組成,其中梁和接頭結(jié)構(gòu)直接決定白車身剛度。因此,在概念設(shè)計(jì)階段對(duì)梁和接頭進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),對(duì)于保證車身剛度,乃至整車部件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)改進(jìn)都有非常重要的指導(dǎo)意義。首先,本文結(jié)合某汽車公司的一款三廂轎車,詳細(xì)介紹了車身主要梁截面的提取、處理和信息存儲(chǔ)流程,建立了包含8款不同車型的轎車車身梁截面數(shù)據(jù)庫。接著,本文對(duì)白車身基礎(chǔ)性能進(jìn)行了摸底分析,包括自由模態(tài)分析、彎曲扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算以及車身接附點(diǎn)動(dòng)剛度(IPI)計(jì)算。結(jié)果顯示,本文選用的白車身一階整體扭轉(zhuǎn)和彎曲模態(tài)頻率分別為30.8Hz和43.9Hz,扭轉(zhuǎn)剛度13689.95 N·m/°,均達(dá)到了行業(yè)要求,而彎曲剛度為11714.17 N/mm,尚未達(dá)到行業(yè)要求的12200N/mm,需要后續(xù)優(yōu)化。然后,本文對(duì)梁截面形狀控制方法進(jìn)行了探討,綜合對(duì)比后選定比例向量法作為優(yōu)化方法�；谲嚿斫Y(jié)構(gòu)靈敏度分析,以白車身質(zhì)量最小化為目標(biāo),以白車身彎曲剛度為約束條件,對(duì)梁截面形狀進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并根據(jù)比例向量法逆向推導(dǎo)出了可滿足白車身性能要求的梁截面應(yīng)有形狀。結(jié)果顯示:白車身質(zhì)量增加3.25kg,但是彎曲剛度提升到了12310.52 N/mm,達(dá)到了行業(yè)要求。隨后,本文深入研究了車身接頭結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性,通過對(duì)接頭模型的力學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)接頭存在剛度耦合現(xiàn)象。利用矩陣正交變換的方法解釋了這種現(xiàn)象,并對(duì)接頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解耦,得到了接頭剛度值和柔度值的計(jì)算方法。最后,本文分別用兩種方法從局部和整體方向優(yōu)化了車身接頭結(jié)構(gòu)。第一種:以接頭質(zhì)量最小化為目標(biāo),以一號(hào)分支角位移為約束條件,對(duì)B柱上接頭兩個(gè)加強(qiáng)板做了形狀優(yōu)化。結(jié)果顯示:B柱上接頭質(zhì)量增加0.728kg,接頭扭轉(zhuǎn)剛度提升了291.12%。第二種:以白車身質(zhì)量最小化為目標(biāo),以白車身彎曲剛度為約束條件,對(duì)白車身所有接頭中的加強(qiáng)板厚度(共14個(gè)接頭40個(gè)板厚)做了拓?fù)鋬?yōu)化。結(jié)果顯示:白車身質(zhì)量增加22.13kg,彎曲剛度提升到了12381.35 N/mm,達(dá)到了行業(yè)要求。本文的研究,給出了車身梁截面和接頭結(jié)構(gòu)力學(xué)特性研究及優(yōu)化的一些值得借鑒的方法和建議,對(duì)于車身結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.82

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