南京工程学院本科毕业设计（论文）题目：基于ANSYS的车身结构强度及刚度分析专业：车辆工程（汽车技术）班级：汽车技术091学号：********* 学生姓名：***指导教师：陈茹雯副教授起迄日期：2013.2.25～2013.6.3设计地点：车辆工程实验中心Graduation Design (Thesis)Analysis on The Stiffness and Strength of Body Structure Based on ANSYSByZHOU WenjunSupervised byAssociate Prof. CHEN RuwenNanjing Institute of TechnologyJune, 2013摘要以有限元法为基础的车身结构分析已成为一种面向车身结构设计全过程的分析方法，车身结构设计的过程也随之成为一种设计与分析并行的过程。
车身作为车辆的重要组成部分，对整车的安全性、动力性、经济性、舒适性及操控性有着重要的影响。
在设计车身时，应用有限元法对汽车车身骨架进行静、动态特性的分析，对其结构的强度和刚度进行评价，对于进一步了解车身结构的应力和变形情况，充分认识掌握车身结构分析方法，进而对整个车身结构设计进行优化，提高整车性能，缩短产品开发周期，降低开发成本，均具有重要的意义。
本课题是采用有限元分析法对2046车身骨架结构作适当简化，在ANSYS中建立其有限元模型，并按照实际载荷对车身进行了静力学分析，校验其强度和刚度，根据分析结果找出车身骨架结构的危险断面。
同时对车身骨架进行动态分析，并提取前十阶模态，得到了车身固有频率及相应的振型。
最后根据静、动态的分析结果，对车身结构提出改进意见。
关键词：车身；有限元法；静力分析；动态分析ABSTRACTThe structure analysis of car body based on the FEM is the fundamental approach in the process of car body design-oriented.Also,the whole process of car body design becomes parallel in design and analysis.A s a very important part of the vehicle,the body has important influences on the vehicle's safety, power performance, economy, comfort and control.In the design of the body, the application of FEM for analysis of static, dynamic characteristics of the car body skeleton, and the evaluation of its structure strength and stiffness,have vital significances on the further understanding of the structure of the body stress and deformation, fully understanding the body structure analysis method, and then the whole body structure design optimization, improving vehicle performance, shorting the product development cycle, and reducing the cost of development.This paper is applying the FEM to simplify the 2046 body frame structure appropriately.Then the finite element model is established in ANSYS. And in accordance with the actual load, the static analysis of the body is finished to check the strength and stiffness.Finally,according to the risk analysis results,this thesis has found the body frame structure of the fault surface.At the same time ,the dynamic analysis of the body frame has been handled to calculate the ten orders natural frequencies for getting the body inherent frequency and the corresponding vibration model. Finally, according to the results of the static and dynamic analysis, this thesis has put forward some suggestions for improving the body structure.Keywords：Body；FEM；Static；Dynamic目录第一章绪论 (3)1.1 汽车车身结构分析的意义 (3)1.2 课题研究的内容 (3)1.3 有限元法的基础理论和ANSYS简介 (3)1.3.1 有限元法的发展 (4)1.3.2 有限元法的基础理论 (4)1.3.3 有限元法的应用 (4)1.3.4 ANSYS简介 (5)1.3.5 汽车车身结构强度及刚度的分析流程 (5)1.4 本章小结 (5)第二章汽车车身结构的有限元建模 (6)2.1 建模的准备工作 (6)2.1.1 单元的选择 (6)2.1.2 模型的简化处理 (6)2.2 有限元模型的建立 (7)2.2.1 几何模型 (7)2.2.2 材料属性、实常数的指定 (7)2.2.3 网格划分 (7)2.2.4 车身载荷的处理 (8)2.2.5 边界约束的确定 (9)2.2.6 有限元模型的生成 (9)2.3 本章小结 (9)第三章车身结构的静力学分析 (11)3.1 车身结构静态强度的分析指标 (11)3.2 车身结构静态刚度的分析指标 (12)3.3 强度分析 (12)3.3.1 载荷及约束的处理 (12)3.3.2 计算结果与分析 (13)3.4 刚度分析 (15)3.4.1 载荷及约束的处理 (15)3.4.2 计算结果与分析 (16)3.5 本章小结 (17)第四章车身结构的模态分析 (18)4.1 模态分析的基础理论 (18)4.2 车身结构的模态分析过程 (19)4.3 模态分析结果及评价 (23)4.4 本章小结 (24)第五章车身结构的改进意见 (25)第六章结论 (27)致谢 (29)参考文献 (30)附录A：英文资料 (31)附录B：英文资料翻译...............................................................................................附录C：其它资料......................................................................................................附件：毕业论文光盘资料第一章绪论1.1 汽车车身结构分析的意义汽车车身是驾驶员的工作场所，也是容纳乘客和货物的场所。
车身应给驾驶员提供良好的操作条件，给乘客提供舒适的乘坐条件，使他们能够抵御汽车行驶时的振动、噪声、废气的侵袭以及外界恶劣气候的影响，并保证完好无损地运载货物且装卸方便。
车身结构和设备还应保证行车安全和减轻事故后果。
车身应保证汽车具有合理的形状，在汽车行驶时能够有效地引导周围的气流，减小阻力以提高汽车的动力性和燃料经济性，还应保证汽车行驶稳定性和改善发动机的冷却条件，并使室内通风良好。
在新车型的开发设计过程中，如何判断车身结构的合理性及车身结构静、动态性能的优劣，并对车身结构设计进行优化，是一项十分重要的工作。
1.2 课题研究的内容本课题是采用有限元分析法对汽车车身骨架结构作适当简化，在ANSYS中建立其有限元模型；按照实际载荷进行静力分析，校验其强度；找出车身骨架结构的危险断面；对车身骨架进行动态分析，并提取前十阶模态，对车身结构提出改进意见。
毕业设计的具体内容：1．自学有限单元法的有关内容，自学并熟练掌握ANSYS软件的应用；2．对2046车身骨架结构作适当简化，在ANSYS中建立其有限元模型，按照实际载荷进行静力分析，校验其强度和扭转刚度；3．提取车身前十阶自由模态，并定性分析其动态特性，找出车身骨架结构的危险断面，提出改进意见。
1.3 有限元法的基础理论和ANSYS简介有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。
经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。
1.3.1 有限元法的发展有限元法是R.Courant于1943年首先提出的。
自从提出有限元概念以来，有限元理论及其应用得到了迅速发展。
过去不能解决或能解决但求解精度不高的问题，都得到了新的解决方案。
在有限元法应用领域不断扩展、求解精度不断提高的同时，有限元法也从分析比较向优化设计方向发展。
印度Mahanty博士用ANSYS对拖拉机前桥进行优化设计，结果不但降低了约40%的前桥自重，还避免了在制造过程中的大量焊接工艺，降低了生产成本。
有限元法在国内的应用也十分广泛。
自从我国成功开发了国内第一个通用有限元程序系统JIGFEX后，有限元法渗透到工程分析的各个领域中，从大型的三峡工程到微米级器件都采用有限元法进行分析，在我国经济发展中拥有广阔的发展前景。
目前在进行大型复杂工程结构中的物理场分析时，为了估计并控制误差，常用基于后验误差估计的自适应有限元法。