n 车身在外界激励作用下将产生变形，引起系统的 振动
n 当外界激振频率与系统固有频率接近，或成倍数 关系时，将发生共振
• 使乘员感到不舒适 • 带来噪声 • 部件疲劳损坏 • 破坏车身表面的防护层和车身的密封性
n 汽车设计目标——高刚度、轻重量 • 利于悬架的支持，使车辆系统正常工作 • 利于改进振动特性 • 节能 • 提高汽车动力性、经济性、操纵稳定性
子系统刚度指标；
3）初步构造结构，并建立系统简化分 析模型；
4）结构计算研究，包括 ①静态扭转刚度和弯曲刚度
②计算车身一阶弯曲和扭转模态频率
③通过灵敏度分析和应变能分布图， 进行各部件的贡献分析，在此基础上 进行平衡，再布置构件确定基本尺寸
第一节 车身结构刚度设计 三、车身局部刚度
n 车身局部刚度 • 指车身结构安装部位和服务部位的刚度 n 悬架、发动机、传动系的安装部位 n 拖钩、吊挂、装运、千斤顶作用部位 n 安全带固定器安装部位等
n 高刚度、轻重量的关键：结构动力学设计
n 与结构动力学相关的车身结构基础性能 • 车身静刚度 车身弯曲、扭转刚度和局部刚度 • 车身动刚度 模态特征、传递特性
n 车身刚度最终影响汽车的目标性能 • NVH（Noise、Vibration、Harshness） 特性 • 车身结构耐久性
车身结构刚度和动力学性能设计过程：
4）建立车身CAE模型 研究不同设计参数对不同性
5）结构优化 建立优化模型，反复调整部件的结构参数 和性质；修改模型，各子系统结构在平衡，直至获得满 足目标性能各方面要求的最佳方案 6）试验验证 硬件验证伴随产品开发过程的每个阶段工 作 7）完善化 物理样机试验出现的问题在投产前后尽可能 完善 8）结论—产品设计的全面评估
车身整体刚度设计方法 （一）构造车身基本结构并建立概念设计模型 （二）车身刚度优化
（一）构造车身基本结构并建立概念设计模型 n 车身基本结构
• 指主虑采用材料、工艺等先进技术 • 兼顾车辆总体布置和造型的要求 n 有限元概念分析模型 • 用以分析结构刚度 • 根据结构的CAD模型建立 • 例：PBM模型（基于性质的参数化模型）
第一节 车身结构刚度设计
n 车身刚度 • 整体刚度：决定于部件布置和车身 结构设计 • 局部刚度： 主要是安装部位、连接部位、大面 积板壳件刚度 决定于局部车身结构断面形状和采 用加强结构等
n 车身刚度设计是满足车身结构动力学 要求的基础，一般采用如下方法 •刚度测试和分析 •车身整体刚度设计
第一节 车身结构刚度设计 一、刚度测试和分析
（一）车身支承部位刚度
• 该部位良好的局部刚度可防止载荷通过悬架、动力总成安装 点进入车身时发生大的变形
• 一般根据车身支承件的刚度决定车身结构支座区域的目标刚 度
• 在车身刚度设计时，必须对支座区域刚度进行有限元分析
（二）板壳零件刚度
• 大型板壳零件的刚度不足，易引发板的振动， 令人感觉不舒适，造成部件疲劳损坏
n 车身的刚度在整车刚度中占有很 大成份
n 整车刚度和部件刚度的贡献的测 量：
1）整车弯曲刚度 2）整车扭转刚度 3）每个部件的贡献
部件刚度贡献率
a) 弯曲刚度
b)扭转刚度
n 例：
• 前风窗对整车扭转刚度贡献达15%，对整车弯曲刚度贡献 为6%，加强A柱横截面和顶盖前横梁截面，以及加强A柱 上、下接头的刚度很有意义
（二）车身刚度优化
2. 灵敏度和灵敏度分析
• 构件截面特性和接头刚度对材料几何尺寸变化 的灵敏度
• 结构整体刚度对截面特性、接头刚度或板厚变 化的灵敏度
• 选择较灵敏的变量或部位进行修改，引导结构 优化的方向
n 车身整体刚度设计过程总结
1）对竞争车型测试参数； 2）整车和车身刚度的匹配，并分派各
第四章 车身结构刚度和 动力学性能设计
提纲
第一节 车身结构刚度设计 一、刚度测试和分析 二、车身整体刚度设计 三、车身局部刚度
第二节 车身结构的动力学性能设计 一、车身振动特性 二、车身结构动力学性能设计
第三节 结构设计过程与性能实现 一、结构方案设计阶段 二、结构研究阶段 三、结构完善阶段 四、白车身结构设计完成的总结
（二）车身刚度优化
n 通过优化计算和经验设计，直到模型的各个部分的 性能得到合理的匹配，满足总的刚度设计目标
n 优化后的模型各部分性能就是下一步车身详细设计 的指南
（二）车身刚度优化 1.优化目标
• 车身刚度优化的目标是高刚度/轻重量 • 高刚度
n 静刚度指标 n 车身结构的一阶弯曲和一阶扭转模态频率 • 轻重量 n 应变能计算 n 组件的贡献分析
（三）防止结构中的应力集中 1.避免受力杆件截面的突变 n 在结构设计时要避免截面急剧变化，特别是要注 意加强板和接头设计时刚度的逐步变化
• 零件刚度差会给生产、搬运等都带来困难 • 设计板壳零件尤其要注意提高零件的刚度
（二）板壳零件刚度
n 设计上的考虑
1.板壳零件的刚度取决于零件的板厚 及形状
2.曲面和棱线造型、拉延成型时零件 的冷作硬化
3.在内部大型板件上冲压出加强筋 4.若不允许出现加强筋，可在零件上
贴装加强板
5.可用沉孔来加强刚度
• 地板的中间通道构件在实例中对整车弯曲刚度贡献8%， 对扭转刚度贡献7%。增加通道横向构件能使通道更好地 起到承载结构件的作用
车身刚度测量装置 n a)测量弯曲刚度（左、右同向加载Fb） n b)测量扭转刚度（左、右反向加载Fd）
第一节 车身结构刚度设计 二、车身整体刚度设计
n 车身整体刚度 • 指车身的弯曲刚度和扭转刚度 • 良好的整体刚度 n 防止结构在载荷作用下产生大的变形，或车身结构 声固耦合的变化而引发高的噪声 n 利于汽车操纵性
1）选定竞争车型，进行对标分析 性能水平测试、 分析和评价研究，新车型性能指标的参考。测试包 括：整车和车身刚度、车身模态、用户界面点振动、 噪声响应等
2）对新设计提出具体目标要求 用户界面点动力响 应，一阶模态频率，总体和局部刚度。综合其他： 碰撞性能、耐久性、布置要求、重量和成本
3）实施车身拓扑构造技术，选择结构方案 整车水 平和部件参数关系、构造和性能关系