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白车身刚度对整车操纵稳定性能的影响研究
| 论文题名： | 白车身刚度对整车操纵稳定性能的影响研究 |
| 关键词： | 车辆操纵;白车身;有限元模型;弯扭刚度;多体动力学 |
| 摘要： | 白车身结构是影响车辆操稳性能的诸多因素之一，其弯曲刚度与扭转刚度是整车设计中的重要指标。一般认为，增加车身刚度将会提高整车的操稳、碰撞、NVH等性能，但将会导致车辆的重量、成本与油耗增加。为了探究白车身刚度对车辆操稳性能的影响，本文研究内容如下： （1）改进了一种车身整体弯扭刚度的计算方法，该方法能够消除加载点与约束点局部变形的影响。在HyperMesh中获取白车身有限元模型，并验证该模型模态振型的准确性以及计算分析该模型的整体弯曲与扭转刚度值。 （2）提出了一种考虑车身柔性的整车动力学模型的建模流程体系。在HyperMesh中使用集中质量点CONM2单元与RBE3柔性单元对白车身有限元模型进行质量与惯量配平，并使用组件模态综合法获取该模型的模态中性文件。在Adams/Car中参考该文件建立刚柔耦合整车动力学模型，并在稳态回转与角阶跃两种工况下验证其准确性。在获取五组不同车身刚度的模态中性文件后，通过对上述整车动力学模型的车身模态中性文件进行替换来探究车身刚度与整车操稳性能的关联性。结果表明，车辆操稳指标相对车身刚度的敏感程度随着侧向加速度的增大而增大，并且增大车身刚度将使得整车的响应速度加快。另外分析出本文所研究SUV的车身扭转刚度设计上限值为21041Nm/deg，该值为前后悬架总侧倾刚度值的7倍左右。 （3）探究了极限工况下车身上容易发生变形的敏感区域。利用Adams/Car获取刚柔耦合整车动力学模型在稳态回转、角阶跃和过减速带三种工况下车身安装点的载荷值，在HyperMesh中建立对应边界条件，分析在此三种工况下车身上容易发生变形的敏感区域。 （4）提出了一种双质量整车简化模型，并将车身扭转刚度引入横向载荷转移量计算公式中。根据该模型分析车身扭转刚度变化对稳定性因数、前后轴横向载荷转移量及轮胎侧偏刚度的影响。利用Matlab/Simulink搭建考虑整车侧向、横摆和前后部车身侧倾运动的四自由度模型。在角阶跃与脉冲两种工况下发现，车身扭转刚度越小，该模型前部车身侧倾响应越慢而后部车身具有相反的趋势，并且对于自由度较少的整车模型，使用刚性车身可以一定程度上准确表征实车性能。 本文所提出的刚柔整车模型建立方法可用于整车开发前期建立精准预估车辆性能的刚柔耦合整车动力学模型，并通过仿真计算获得特定车身结构刚度对操纵稳定性的影响规律和白车身刚度设计上限值，从而达到轻量化设计、降低成本和缩短研发周期的目的。 |
| 作者： | 张艳磊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 宋廷伦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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