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编号：********** 白车身结构强度分析报告
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xx汽车有限公司
2013年04月
目录
1.分析目的 (1)
2.使用软件说明 (1)
3.模型建立 (1)
4 边界条件 (3)
5.分析结果 (3)
6.结论 21
1.分析目的
白车身结构的静强度不足则会引起构件在使用过程中出现失效。
本报告采用有限元方法对**白车身分别进行了满载、1g制动、转弯、右前轮抬高150mm、左后轮抬高150mm、右前轮左后轮同时抬高150mm,6种工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价**白车身的结构设计，并提出相应建议。
2.使用软件说明
本次分析采用HyperMesh作前处理，Altair optistruct求解。
HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；Altair Optistruct是一个综和隐式和显示求解器与一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。
通过Altair Optistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。
3.模型建立
对车身设计部门提供的**白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图所示。
白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模
图**白车身CAD以及有限元模型
单元类型四边形单元三角形单元
单元数目46970015543
三角形单元比例%
焊接模拟Rbe单元及实体单元
涂胶模拟实体单元
单元质量良好
强度分析模型质量按整车满载质量计算，其中的白车身附加质量（见表）用质量点单
元CONM2单元模拟。
发动机和变速箱、油箱、备胎、冷凝器、前门总成、滑移门总成、后背门总成、发动机罩总成、前排座椅及乘员等使用RBE刚性单元加载到相应总成的安装处。
由于额定载货质心的不可确定性，无法给定具体质心位置，因此本次分析在经验基础上确定质心位置，并将额定载货分布于后地板多处主要受力点处进行模拟。
具体质量点分布情况可参考图。
表**白车身附加质量及质心
序
部件质心坐标（X，Y，Z），mm 质量，kg 号
1发动机和变速箱，，130
2燃油箱，，34
3备胎，，12
4散热器，，
5蓄电池,,10
6前门总成813，±731，23/23
7中门总成，±，25/25
8后背门总成,0,27
9发动机罩总成，0，787
10主、副驾驶座椅及乘员1195,-295/320,616
11二排座椅及乘员质量、质心，，164
12三排座椅及乘员质量、质心，0，243
13仪表台质量、质心，，5
14行李，0，421225
15白车身质量,,309
16整车满载状态质量参数，，1810
图 **白车身附加质量分布
4 边界条件
以满载状态下计算车身在以下工况下的强度应力。
计算工况包括满载工况（工况1）、制动工况（工况2）、转弯工况（工况3）、右前轮抬高150mm工况（工况4）、左后轮抬高150mm工况（工况5）、右前轮左后轮同时抬高150mm（工况6）。
载荷如表所示。
工况载荷（加速度）
满载-Z向1g 满载
制动-X向1g；-Z向1g 满载
转向-Y向；-Z向1g 满载
右前轮抬高150mm -Z向1g 满载
左后轮抬高150mm -Z向1g 满载
右前轮左后轮同时抬高150mm -Z向1g 满载
5.分析结果
满载工况：
车身应力
云图
**前轮壳和前地板
**后轮罩
**顶盖和后背门框
**后地板**横梁
**纵梁
制动工况
车身受力
云图
**前轮壳和前地板
**后轮罩
**顶盖和后背门框
**后地板
**横梁
**纵梁
转弯工况
转弯工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。
车身受力
云图
**前轮壳和前地板
**后轮罩
**顶盖和后背门框
**后地板**横梁
**纵梁
右前轮抬高150mm
车身受力
云图
**前轮壳和前地板
**后轮罩
**顶盖和后背门框
**后地板**横梁**纵梁
左后轮抬高150mm
左后轮抬高150mm工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。
车身受力
云图
**前轮壳
和前地板
**后轮罩
**顶盖和后背门框
**后地板
**横梁
**纵梁
右前轮左后轮同时抬高150mm
车身受力
云图
**前轮壳和前地板
**后轮罩
**顶盖和后背门框
**后地板**横梁
**纵梁
通过以上6中工况的计算，综合**所用材料的屈服强度值(见表，下面列出各种工况下主要零部件的应力值，见表5. 2。
表 **车身所用部分材料及其强度参数
材料名称屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa)
DC01 130-260 ≥270
DC03 120-240 ≥270
DC04 140-210 ≥270
DC06 100-180 ≥250
08F 175 295
20 245 410
表主要零部件的应力值及其安全系数统计表
零件名满载工况制动工况转弯工况右前轮抬
高150mm
左后轮抬
高150mm
右前轮左
后轮同时
抬高
150mm
前轮壳后轮罩顶盖后地板横梁纵梁
6.结论
①六个典型工况下，白车身绝大部分零部件应力较小；
②一些部件出现应力集中区域，分析结果显示超过材料的屈服极限；
③前轮壳高应力集中区域为前轮壳与前地板连接处附近区域，可以考虑对此附近区域进
行加强；
④后地板高应力集中区域为座椅安装点附近区域，由于座椅及人采用集中质量单元，并
用rbe3单元加载的方法模拟，此处存在模拟不精确产生的虚假应力集中现象；
⑤制动、转向均按路面最大附着系数计算（参见《汽车理论》），在实际汽车行驶中几乎
不会出现这些工况，所以在汽车实际运行时，其强度安全系数会高于仿真分析的安全系数。