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原文传递轿车白车身结构设计与优化

论文题名：	轿车白车身结构设计与优化
关键词：	轿车白车身;结构设计;有限元分析;尺寸优化
摘要：	汽车是当今社会非常重要的交通运输工具，人们对汽车各项性能的要求也越来越高。现代汽车设计应满足安全、舒适、节能和环保等准则。白车身作为轿车的关键总成，其合理的设计是保证整车其他性能的重要基础。　　随着计算机技术的发展和数值分析理论的完善，CAE技术在现代汽车设计过程中扮演着越来越重要的角色，应用在汽车设计的各阶段。　　本文应用有限元技术对某轿车白车身进行了刚度和模态分析研究，并对白车身自由尺寸优化技术和灵敏度分析技术做了初步探讨，主要内容及成果如下: 　　(1)介绍了汽车CAE技术的发展和应用，系统的阐述了有限元方法的基本理论及在车身结构设计中的应用，从而为整篇论文提供理论基础。　　(2)探讨了建立轿车白车身有限元模型的主要原则，即单元类型、几何简化、网格质量控制和连接方式等效性四个方面。应用网格批处理软件和模块化的建模思想建立了白车身结构有限元计算模型。　　(3)根据白车身实际使用中的载荷情况进行了弯曲刚度和扭转刚度的分析，并对轻量化系数及窗框变形量进行了评估，同相关车型的刚度指标进行了比较分析，为后续刚度的优化改进指出方向。　　(4)介绍了自由尺寸优化方法，以刚度目标值为约束，以增加质量最小为目标对弯曲刚度和扭转刚度工况进行了自由尺寸优化分析，根据优化结果云图，快速找到结构的薄弱区域并进行了结构优化改进。从验证分析结果可以看出，在只增重0.09Kg的前提下，改进方案将白车身扭转刚度提高2723 Nm/deg，超过了目标值要求。　　(5)根据该车动态性能要求，对白车身进行了自由模态分析;将重点模态振型频率加权和定义为目标函数，通过灵敏度分析和相对灵敏度的计算，确定灵敏元件，通过修改灵敏元件的厚度，实现了在减重0.2Kg的同时，将白车身第一阶模态提高了0.75Hz，同时其他重点振型频率未有降低，车身动态特性得到了有效改善。　　本文使用自由尺寸优化技术和灵敏度分析技术可以确定设计变化过程中对结构响应最敏感的部分，突破了传统的白车身优化设计理论的局限，克服轿车优化模型复杂以及计算量大的困难，成倍的提高优化效率，有利于花费最少的成本和最短的时间设计出合理的车身结构，具有重要的工程应用价值。
作者：	宋晓磊
专业：	车辆工程
导师：	高翔
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文