摘 要

对于汽车而言，车身在保持汽车行驶、保护乘员安全、保障汽车使用寿命等方面起着决定性的作用。车身的结构分析在汽车设计中具有重要意义。以有限元法为基础的车身结构分析己成为一种面向车身结构设计全过程的分析方法，车身结构设计开始要求设计与分析并重，现代车身结构分析不仅赋予了车身结构设计新的生命，促进了现代车身结构设计的发展，而且已经成为车身结构设计中具有重要意义的内容。

车身设计的初期阶段是保证车身结构性能的重要阶段，如果在这个阶段留下了设计缺陷在后续的设计中将会很难弥补，应在设计过程中依托计算机辅助分析技术对车身特性进行实时的分析与评价，从而使得车身设计进一步高效化。

在研究国内外相关研究的基础上，绘制SUV白车身模型，随后对车身弯曲刚度、扭转刚度的基本力学性能指标进行较详细的分析,从而掌握白车身的结构力学特性。然后从车身设计的角度出发，对车身相关位置的部件进行改善，从而达到改善车身的力学性能的目的。

关键词：车身；刚度；有限元方法

Abstract

For the car, the car body to keep the car running, to protect the safety of passengers, to protect the life and other aspects of the car plays a decisive role. The structural analysis of the car body is of great significance in automobile design. By the finite element method based structural analysis of car body has become a for auto body structure design of the whole process analysis method, body structure design process becomes a design and analysis of a parallel process of modern body structural analysis not only gives the body structure design characteristics, and promote the formation of a new trend of modern body structure design, and has become the body structure design is important content.

The early stages of the design of the body is an important stage to ensure the performance of auto body structure, if at this stage leave the design defects will be difficult in the following design make up should be in the design process based on computer aided engineering analysis technology on the body characteristics of real-time analysis and evaluation, which makes the design more efficiency.

Based on study of domestic and foreign relevant research, a certain type of SUV BIW finite element model, then the body torsional stiffness of the basic mechanical property indexes are analyzed in detail, so as to grasp the structure and mechanical properties of body in white. Then, from the angle of the body design, the parts of the vehicle body are improved, so as to achieve the purpose of improving the mechanical properties of the body.

Key Words：Body, stiffness, finite element method

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 车身CAE分析发展历史 1

1.3 国内外车身CAE技术研究现状 2

1.3.1 国外研究现状 2

1.3.2 国内研究现状 3

1.4 本文主要内容 3

1.5 本章小结 3

第2章 有限元理论及相关软件简介 4

2.1 引言 4

2.2 有限元法的基本原理和基本思路 4

2.3 UG及Hypermesh软件介绍 5

2.3.1 UG软件介绍 5

2.3.2 Hypermesh软件介绍 5

2.4 本章小结 6

第3章 基于有限元分析的几何建模 7

3.1 模型简化 7

3.2 车身承载形式 7

3.3 发动机布置形式选择 8

3.4 车身参数选择 8

3.5 UG建模 8

3.6 有限元网格划分 11

第4章 SUV车身弯曲刚度分析 15

4.1 弯曲工况的设置 15

4.1.1 约束方法 16

4.1.2 加载方法 17

4.2 弯曲工况计算 19

4.3 分析 22

第5章 SUV车身扭转刚度分析 23

5.1 扭转刚度的分析方法 23

5.2 扭转工况的设置 23

5.2.1 约束方法 23

5.2.2 加载方法 24

5.3 扭转工况计算 26

5.4 分析 27

第6章 结论与展望 29

6.1 主要结论 29

6.2研究限制与展望 29

参考文献 30

致谢 31

第1章 绪论

1.1 引言

我国的经济已进入一个新的常态，经济全球化水平加深，经济突飞猛进。人民生活正在发生着惊天的变化，随着时间的推移，中国的汽车市场也产生着无比巨大的变化，发展空间很大。人们的生活越来越离不开汽车。对于汽车而言，车身在保持汽车按照驾驶员的意愿行驶、保护乘坐汽车人员的生命安全、保障汽车能够满足一个正常的使用寿命等方面起着决定性的作用。一个合格的车身应该能够保证驾驶员和乘客在行驶过程中的安全，同时使其享受驾驶。一辆汽车的外观是否美观、行驶过程是否安全、驾驶时是否可以使乘员在一个比较舒适的环境中等等的性能与汽车车身的结构有着特别密切的联系。高刚性的车身可以极大地改善整车的性能，在危险出现时保障乘客安全。因此，对于一辆汽车而言，车身拥有充足的强度可以使其更加适应不同的道路情况，汽车如果要想实现其正确的被装配完成以及正常的行驶要求就必须要使车身具有足够的刚度。对于汽车的设计而言，结构分析对于整车功能的实现贡献很大。

1.2 车身CAE分析发展历史

在现代汽车中承载式车身占有一定的比重，车身是汽车结构的主要承载系统，承载着各种载荷，如：置于其上的发动机还有底盘上的各个总成的工作载荷及路面传递而来的各种冲击等等。因而，车身设计如果不合乎要求，直接影响的是汽车行驶过程中舒适、使用过程中的安全等决定汽车质量好坏的关键性能。

最初的时候，对于汽车进行结构的分析基本上是依靠对于汽车结构的制造经验与试验模拟的方法，通常对汽车的零部件采用经典的力学方法计算其强度和刚度，但是，如果要探寻其整车力学特性，这种方法就不能奏效，往往只能先制作出样车，再对样车进行一系列的复杂试验之后才能得出结果。然而，对于汽车的车身而言，它由众多的零件组成，而且这些零件的结构以及它们的几何形状都较为复杂，同时，汽车车身的工作载荷、边界条件复杂，早期的分析没有办法去得到车身结构的强度、刚度等。