汽车车身弯扭刚度分析方法

一、白车身弯扭刚度分析的目的

       车身刚度主要分为整体刚度和局部刚度，而车身弯曲及扭转刚度设计是车身NVH性能的基础。与整车动力学相、整车NVH性能、疲劳耐久和操稳性能等密切相关。

        在《车身弯曲及扭转刚度目标值确定方法探讨》一文中详细介绍了车身弯曲及扭转刚度目标值定义的由来。一般情况下，白车身的弯曲刚度目标来源主要是整车弯曲模态，扭转刚度目标来源主要是操纵稳定性（悬架侧倾刚度有关）和整车扭转模态。白车身的弯曲刚度不足时，可能会导致车身弯曲模态低，易与其他系统共振，影响整车NVH性能及整车耐久等；而白车身扭转刚度不足时，可能导致整车异响，门洞产生较大的变形量，以至于门关不上，影响整车的动态密封性能等，白车身扭转刚度对整车操稳性能也有明显影响。

       一般，通过合理的整车模态匹配和车身振型调制等方法，设计开发车身结构的整体和局部刚度，以达到良好的整车振动水平和操稳性能。

二、车身弯扭刚度与整车NVH的关系

（1）一般来说，车身刚度越高， NVH性能会越好；

（2） 随着时代的发展，车身的刚度越来越高；

（3）高刚度和轻量化指标成为车身开发中日益发展的趋势。

三、白车身弯转刚度的常用分析方法

（1）通过查阅相关文献及资料，白车身的弯曲及扭转刚度计算方法较多，每个车企不尽相同，对刚度结果的读取及评判也有不同的方法和参考。

（2）弯曲刚度计算，一般取车身两侧位移的平均值作为车身的位移值，同时还需要考虑到车身安装点局部刚度的影响，取修正后的最大位移来计算车身的弯曲刚度值。

上式中，

上式中，和分别为前后支撑点位移平均值，L为前后支撑点距离，X为加载点的纵坐标。

上式中，为修正后的弯曲刚度值。

（3）扭转刚度计算，左侧前支撑点的扭转角插值为：

上式中，和为支撑前、后纵梁未修正扭转角，为前支撑点纵向位置，和为支撑前、后前测点的纵向坐标。

左侧后支撑点的扭转角插值为：

左侧扭转刚度为：

右侧扭转刚度与左侧相同。
整体扭转刚度为：

四、白车身弯扭刚度提升方法简略

       在白车身弯曲和扭转刚度分析过程中，大部分都需要优化，以达到预期的目标或参考值。白车身弯扭刚度提升方法比较多，如接头法、截面法、对标法、应变能法、灵敏度法等。在实际工程中灵敏度法、应变能法应用相对较多，而且效果非常明显。

（1）截面刚度-根据截面形状及相关特性，考虑提升截面刚度。

（2）接头刚度-通过对标相应的接头刚度进行提升白车身弯扭刚度，可通过接头灵敏度识别关键接头。

（3）粘接刚度-随着工业胶在汽车中的大量应用，可通过增加结构胶或膨胀胶来提升白车身弯扭刚度，这种方法在实际工程中有时效果非常明显。

五、小结

（1）白车身的弯曲刚度和扭转刚度与加载方式、边界条件、结果取值及计算方式等因素有关，且结果会有一定的差异；

（2）一般情况下，BIP相对BIW的车身扭转刚度约有20-25%的提升，具体数值与各车型结构、电池包及安装方式有关；

（3）BIP带上电池包相对BIP的车身弯曲和扭转刚度分别约有25-40%的提升，具体数值与各车型结构、电池包及安装方式有关；

（4）前副车架对车身的弯曲刚度及扭转刚度影响较小，约在5%以内，具体数值与副车架结构及安装方式有关。

（5）随着科技的发展，特别铝合金在车身的大量应用，有些车身弯曲及扭转刚度达到非常规的数值；

（6）纵然白车身的弯曲及扭转刚度计算方法多种，建议在计算时考虑局部刚度的影响，或许其计算结果更具有工程参考意义。

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