[发明专利]一种基于CAE的车身刚度分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机辅助工程(CAE)技术领域，具体涉及一种基于CAE的车身刚度分析方法，用于分析车身的前纵梁、门槛和后纵梁的弯曲刚度和扭转刚度。

背景技术

乘用车车身的弯曲刚度和扭转刚度是车身在静态受载时表现出的抵抗弯曲和扭转变形的能力，用来衡量车辆在正常行驶时的许可变形。现代乘用车绝大多数采用承载式车身结构，要承受使用过程中的各种载荷，如扭转、弯曲和碰撞载荷等。在这些载荷的作用下，车身的刚度特性具有非常重要的作用。如果车身刚度不足，会引起门框、窗框、发动机罩口和行李箱开口等变形大，导致车门卡死、玻璃破碎、密封不严等现象。因此，在设计过程中必须考虑车身整体刚度和关键部位的变形。由于在项目前期无法进行车身刚度特性试验时，所以必须通过CAE模拟手段来进行模拟分析，以保证车身的刚度性能。

传统的车身刚度CAE线性分析方法的过程是：基于CAE建立车身模型；将建模完成后的车身模型进行加载与约束，以便模拟车身模型在整车中的真实状态；根据经验选取节点；对车身模型施加加载，分析节点的位移和扭转角度；然后为了获得节点的最大位移值、变形程度以及考察车身模型左右结构是否对称，要求建立左右两侧的曲线，包括针对弯曲刚度建立位移曲线，针对扭转刚度建立扭转角度曲线。

这种方法存在如下问题：如果选取较少节点，会使曲线精度降低，存在尖点，同时可能漏掉最大位移点，造成刚度计算结果不准确；如果选取较多节点，则需要选取车身纵向的一排节点，节点数量大约在800至1000个左右，需要工程师根据经验手动选取并逐一计算，不仅增加项目开发时间，而且浪费人力成本；每次操作选取的加载点位置不同，操作时记录的信息和操作后记录的结果不规范。这些问题导致成本高、处理结果兼容性差、不便于同一车身数次测量结果以及不同车型测量结果之间对比。

发明内容

本发明解决现有基于CAE的车身刚度分析方法成本高、处理结果兼容性差、不便于同一车身数次测量结果以及不同车型测量结果之间对比的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案：

一种基于CAE的车身刚度分析方法，用于分析车身的弯曲刚度和扭转刚度，包括：

步骤101：建立车身有限元网格模型，建立三维坐标系，使得三维坐标系的X轴平行于车身有限元网格模型纵向延伸方向，Y轴平行于车身有限元网格模型横向延伸方向；

步骤102：从车身有限元网格模型中选取对称的两条网格线，每条网格线均从前纵梁起，经过门槛后到达后纵梁，并且将所选取的两条网格线上的各个节点作为测试点；

步骤103：向车身有限元网格模型中的各个座椅安装点施加加载，同时向车身有限元网格模型中的四个减震器安装点施加自由度约束，然后记录各个测试点的X坐标和Z轴方向位移作为第一处理结果；

步骤104：向车身有限元网格模型中的两个前减震器安装点施加扭矩，同时向车身有限元网格模型中的前横梁上Y坐标为零节点、两个后减震器安装点施加自由度约束，然后记录各个测试点的X坐标、Y坐标l_y、Z轴方向位移d_z和扭转角度α作为第二处理结果，其中，α＝tan^-1(d_z/l_y)；

步骤105：根据第一处理结果建立X坐标-Z轴方向位移曲线；根据第二处理结果建立X坐标-扭转角度曲线；

步骤106：判断第一处理结果是否满足要求，判断第二处理结果是否满足要求；如果均满足,则执行步骤107，否则输出X坐标-Z轴方向位移曲线和X坐标-扭转角度曲线，以便进行问题的查找；

步骤107：保存第一处理结果和第二处理结果。

在优选的方案中，步骤105中建立X坐标-Z轴方向位移曲线具体包括：

进行一次归零操作，使得测试点i具有新位移值Z_ni，新位移值Z_ni、测试点i归零前Z轴方向位移Z_i以及前减震器对应测试点的Z轴方向位移Z₀之间的关系为：Z_ni＝Z_i-Z₀，其中，前减震器对应测试点的X坐标与前减震器安装点的X坐标相同，处于两条网格线中的一条网格线上；