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线谈车身扭转刚度的意义和计算方法

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扭转刚度是衡量汽车性能的一个重要参数,它是指车身在受到外力时抵抗弹性形变的能力,扭转刚度越高,抵抗冲击的能力也越强。

扭转刚度对整车的操纵稳定性、异响及整车松散感等关联较大。车身扭转刚度越大,在转弯及扭曲路面下有较好的驾驶感和舒适性;若扭转刚度较低,有时会明显感受到车辆不结实,给人一种松散的感觉。

一、扭转刚度的新世界

在传统燃油车中,扭转刚度一般与车的级别有关。据调查一般B级车以上,车身扭转刚度在20000Nm/deg左右,而D级可达到40000Nm/deg,据说劳斯莱斯幻影达到4万以上。大部分燃油车,特别是SUV类统计过相当部分在20000以内,小一点的可能在15000以内。

1、某MI SUV

在5.23日某MI新发布了一款全新SUV,其车身有几个亮点非常耀眼,

1)亮点之一:采用热气胀工艺制造的2200MPa内嵌A柱和B柱防滚架,这项技术非常震撼,在之前我想到过在截面里施加非牛顿体,液体、负泊松比等材料,通过仿真计算确实能大幅度提升整体刚度,特别是抗弯刚度。

据公 众号《kimi Auto》记载第二代(2018款)保时捷Panamera就已经应用了在前围横梁上,以及2018年上市的福特牧马人JL应用在了防滚架上,2018年上市的福克斯也是应用在A柱上,并且是用了一根7段式不等厚热气胀结构。
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2)亮点之二:车身大幅度采用高强度、潜艇级超高强度钢以及2200MPa超强钢,这说明越来越关注车身安全了,车身是一辆汽车的中央骨架,直接影响一辆车的性能好坏。

毕竟车身在所有安全工况中有众多的力传递路径,在5.21日的直播中详细分享了车身的传递路径重要性,好钢用在刀刃上。

3)亮点之三:车身扭转刚度达到47610Nm/deg,对于一辆SUV来说这个值非常之耀眼,这个值的影响大家都知道,在5.13日的一场直播中讲解到这个值对性能的影响。

2、某Msaloon car

据公示信息显示,小米汽车SU7车型车长4997mm, 宽1963mm, 高1440mm;燃料种类为纯电动,最高车速265km/h;总质量2655kg;前轮距1693mm,后轮距1699mm;前悬975mm,后悬1022mm。

该车的扭转刚度达到恐怖的51000Nm/deg,具体如何计算得到可根据刚度公式自行推测。

3、某豹汽车

随着新能源的快速发展以及车身与电池包的高度集成,某豹达到40000以上,确实达到一个新的高度。

二、影响扭转刚度的因素

根据扭转刚度的变形模式,其主要影响区域为车身地板、前风挡、下及侧边梁,电池包大小和连接区域,前后减震塔、防下浅区域、后地板及后减震塔等,前风挡影响约25%左右,前后减震塔结构影响较大,从图示中可以看出这些高刚度的车这些区域整体性强,刚度都非常大,

三、扭转刚度的常用分析方法

扭转刚度的分析方法可参照试验进行,一般如下所示。通常前端是加载在减震器处,后端有加载在减震器,也有加载弹簧座;加载相对较多的是弹簧座,具体原因大家细想可知。

小结:每种方法其计算结果略有差异,有些时候差异会比较大。

摘自书中扭转刚度计算模板,直接将计算的值填入就可以获取不同计算方法的结果!

、扭转刚度的优化方法

扭转刚度可通过静力应变能找到薄弱区域,或通过灵敏度(接头或钣金等),进而快速进行优化计算,以得到满足要求的刚度要求。


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来源:CAE之家
振动汽车新能源材料NVH试验钣金
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首次发布时间:2025-05-30
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CAE之家
硕士 | CAE仿真负责人 个人著作《汽车NVH一本通》
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