白车身梁壳混合有限元模型建模方法研究

【摘要】一般来说，车身设计包括概念设计和详细设计两个阶段。在白车身概念设计阶段，国内外汽车厂家开发人员会基于一定的考虑，建立不同的分析模型。基于概念设计阶段的特点，开发人员建立的分析模型一般倾向于简化模型，比如说建立梁单元，壳单元，弹簧单元或质量单元等一种或者多种单元混合的简化模型，力求从整体上近似反映详细模型的力学性能，同时方便对分析模型进行修改，最大程度的减少模型运算时间，最终降低开发成本。由此可以看出，简化的分析模型是概念阶段进行一切CAE分析的载体。由于汽车车身产品的特点，单独采用一种模型是不准确的，所以才考虑混合模型。因此，在概念设计阶段，如果能够对白车身混合单元的有限元建模方法进行研究，并将新的混合单元建模方法进行实际应用，最终使该建模方法步骤化，将具有非常重要的现实意义。本论文就是在这个大背景下，以应用范围最广，最有发展前景的梁壳混合模型建模方法为例进行研究的。具体工作如下：(1)阐述了混合建模思想，详细介绍了梁构件相关的理论及计算方法，包括梁截面属性值的计算，中间梁单元属性值的计算，梁壳单元之间的连接单元。以B柱为例详细说明了梁壳混合模型的创建过程并进行了对比验证，并对影响混合模型精度的扭转常数Ja的影响因素进行了探究，最终把得到的结论应用到梁壳混合模型上。(2)建立了白车身梁壳混合模型，并从白车身梁壳混合模型的扭转刚度，弯曲刚度，主要开口部位的变形，低阶模态主要包括一阶整体扭转和一阶整体弯曲模态等方面和白车身详细模型做了对比验证，验证了白车身梁壳混合模型的有效性。(3)对白车身梁壳混合模型进行了应用，由于梁壳混合模型的外层仍是壳单元，流固耦合关系保持不变，因此直接对白车身梁壳混合模型进行了噪声分析，包括轿车车室空腔声学模态分析，车室声腔的频率响应分析，噪声传递函数分析（NTF）。本文探究出了一种行之有效的有限元模型建模方法，并对该建模方法进行了必要的验证和合理的应用，证实了该方法的可行性；此外，车身开发人员还可以根据概念设计阶段不同的侧重点对该建模方法进行适当的拓展，以增加该建模方法的通用性和灵活性，这就是本论文的研究意义所在。
【作者】冯冲；
【导师】靳春宁；
【作者基本信息】吉林大学，工业设计工程，2014，硕士
【关键词】梁壳混合模型；简化模型；噪声分析；有限元；白车身；

【参考文献】
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