田佩，華睿

基于白車身結(jié)構(gòu)剛性化的結(jié)構(gòu)靈敏度分析

田佩，華睿

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

白車身的剛度是影響整車NVH性能及操縱性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過結(jié)構(gòu)靈敏度分析可獲得最優(yōu)的白車身結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)，而通過利用CAE 分析對(duì)局部模型剛性化后的白車身剛度、模態(tài)性能變化計(jì)算結(jié)構(gòu)的靈敏度是一種有效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化參考方法。

白車身剛度；模態(tài)；結(jié)構(gòu)靈敏度；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1 引言

白車身的剛度是整車設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)，它決定了車輛在外力作用下抵抗變形的能力。白車身剛度與整車的NVH性能及操縱性，耐久性等均有一定的關(guān)聯(lián)。通常我們主要關(guān)注兩個(gè)車身剛度指標(biāo)，即扭轉(zhuǎn)剛度及彎曲剛度。如何在一定的成本及重量控制下盡可能提升白車身剛度是目前各車企研究的方向，本文主要通過一種研究車身結(jié)構(gòu)靈敏度的方法為車身剛度提升提供結(jié)構(gòu)優(yōu)化方向參考。

2 基本要求

2.1 分析軟件

前處理：Altair/Hypermesh；求解器：Nastran；后處理：HyperView。

2.2 數(shù)據(jù)需求

（1）白車身模型；

（2）模型批量生成腳本。

3 分析流程圖

圖1

4 具體內(nèi)容

4.1 模型準(zhǔn)備

白車身剛度模態(tài)計(jì)算模型，如圖2所示。

圖2 白車身模型

首先刪除所有的非2D單元，并刪除臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，否則生成剛性單元，計(jì)算報(bào)錯(cuò)。

圖3 刪除臨時(shí)節(jié)點(diǎn)

4.2 模型分塊

根據(jù)結(jié)構(gòu)位置定義新的component，其名稱與所在的結(jié)構(gòu)名稱一致。例如B柱下接頭：B_PLR_JOINT_LWR。

圖4 創(chuàng)建新component

選取B柱下接頭區(qū)域的網(wǎng)格，將其放在新建的B_PLR_ JOINT_LWR的comp中。

依次完成所有位置的劃分。

圖6 劃分好后的component

4.3 創(chuàng)建SET集

根據(jù)結(jié)構(gòu)位置定義新的SET，其名稱與所在的結(jié)構(gòu)名稱一致。

如果這個(gè)結(jié)構(gòu)只有一部分，例如后地板橫梁，則可以直接命名FLOOR_RR_CM_I。首先全部定義完單一結(jié)構(gòu)的SET集，ID從100開始，依次定義，不可以有間斷。

如果這個(gè)結(jié)構(gòu)是有兩部分的，例如B柱下接頭，有左右兩個(gè)部分，則兩側(cè)分別定義SET集：B_PLR_JOINT_LWR_L、B_PLR_JOINT_LWR_R（屬于同一結(jié)構(gòu)的需相鄰），ID從200開始，一定要按左右順序依次定義，不可以有間斷。

對(duì)于門檻和上邊梁被間隔開多段的，可以按圖中的方式，分成前、中、后單獨(dú)分析計(jì)算。

創(chuàng)建Node類型的SET。

4.4 保存SET信息

模型導(dǎo)出為bdf或者fem文件（optistruct可以同時(shí)計(jì)算剛度和模態(tài)），不要覆蓋以前的模型，僅僅為了復(fù)制其中的SET信息。打開導(dǎo)出的模型，復(fù)制所有的SET信息到計(jì)算模型Case Control Cards中，保存計(jì)算模型。

圖8 復(fù)制SET集信息

4.5 運(yùn)行腳本

圖9 運(yùn)行腳本

打開一個(gè)新的HyperWorks，運(yùn)行腳本，導(dǎo)出幾十個(gè)剛度、模態(tài)分析模型。

4.6 模型計(jì)算

計(jì)算導(dǎo)出的模型，可以創(chuàng)建批處理文件完成所有模型的計(jì)算。

4.7 后處理

圖10 某車型統(tǒng)計(jì)結(jié)果

計(jì)算完畢后，提取剛度、模態(tài)結(jié)果。

靈敏度值=（計(jì)算值/初始值-1）%，根據(jù)；靈敏度分析結(jié)果，確認(rèn)優(yōu)化方案。

5 結(jié)論

本文通過局部剛性化模型，并運(yùn)行批處理命令生成模型，最后結(jié)果處理方法，讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有更好的約束和參照，為工程項(xiàng)目的進(jìn)行提供分析流程與分析方法，且通過CAE前期對(duì)設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的確定，通過不同組合方案的對(duì)比分析，在滿足性能的前提下可以實(shí)現(xiàn)最大化降低整車成本及整車重量，真正做到產(chǎn)品正向設(shè)計(jì)中同步開發(fā)。

[1] 黃金陵.汽車車身設(shè)計(jì).[M]機(jī)械工業(yè)出版社.2008.

[2] 張勝蘭.基于HyperWorks的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù).[M]機(jī)械工業(yè)出版社.2008.

[3] 王勖成.有限單元法.[M]清華大學(xué)出版社.2003.

[4] 郭乙木,陶偉明.線性與非線性有限元及其應(yīng)用.[M]機(jī)械工業(yè)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

U462.3

A

1671-7988(2019)14-128-03

田佩，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.042