低速電動車白車身強(qiáng)度分析與優(yōu)化設(shè)計

孫于胤，周玉軍，李喜全

（隆鑫通用動力股份有限公司，重慶400052）

低速電動車白車身強(qiáng)度分析與優(yōu)化設(shè)計

孫于胤，周玉軍，李喜全

（隆鑫通用動力股份有限公司，重慶400052）

運用多體動力學(xué)軟件針對該車制定的工況進(jìn)行計算，求得邊界載荷，采用慣性釋放的方法進(jìn)行強(qiáng)度分析，針對分析結(jié)果對某些零部件壁厚進(jìn)行優(yōu)化，對優(yōu)化后的白車身進(jìn)行了強(qiáng)度效核。結(jié)果表明優(yōu)化后的白車身滿足強(qiáng)度要求，達(dá)到減重、降低成本的目的。

多體動力學(xué)；慣性釋放；白車身；強(qiáng)度分析；優(yōu)化設(shè)計

低速電動車的承載式白車身是連接前/后懸掛、副車架、蓄電池及電動機(jī)等零部件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件，由于其特殊的結(jié)構(gòu)特性及用途，其分析工況與傳統(tǒng)汽車具有一定差異性。在運用有限元分析方法評價其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度中，能確定與實際使用工況對應(yīng)的邊界載荷，可以更好地制定合理的優(yōu)化方案[1]。

1 白車身有限元模型

白車身主要是采用冷軋薄鋼沖壓成型[2]，通過點焊組合而成。白車身有限元模型由抽中面后的殼體結(jié)構(gòu)和點焊單元組成（見圖1）.

圖1 白車身有限元模型

該模型Quad4單元399 303個，Tria3單元22 037個，殼單元總和421 340個，點焊單元2 283個。

2 分析工況

由于白車身在道路上所受到的激勵主要來自簧下質(zhì)量的反饋，常見的市區(qū)道路主要有顛簸路、減速帶、起伏路等[3]，經(jīng)過綜合分析后，確定了表1所列的整車行駛工況。

表1 車輛使用工況

根據(jù)行駛工況，經(jīng)過多體動力學(xué)軟件計算后得到邊界載荷，如圖2所示。

圖2 邊界載荷

3 白車身強(qiáng)度分析

從圖3分析結(jié)果可看出，不同工況白車身結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中部位不一，如下表2所列。

圖3 白車身強(qiáng)度分析結(jié)果

表2 白車身分析結(jié)果統(tǒng)計

在彎曲、制動、轉(zhuǎn)彎正常工況下，白車身結(jié)構(gòu)安全系數(shù)較高，可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

4 應(yīng)變測試

針對白車身原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析結(jié)果，采用應(yīng)變測試的方法，對應(yīng)力集中點（見圖4）進(jìn)行貼應(yīng)變片進(jìn)行驗證，如圖5所示。

圖4 應(yīng)力集中點位

圖5 試車場環(huán)境

經(jīng)過對比分析，測試數(shù)據(jù)與強(qiáng)度分析結(jié)果吻合度較好（見圖6），證明了CAE分析方法的正確性。

圖6 測試數(shù)據(jù)

5 優(yōu)化方案

根據(jù)白車身在各工況下的結(jié)構(gòu)屬性[4]，減重優(yōu)化方案如表3所列。

表3 零部件減重明細(xì)表

白車身原狀態(tài)重量為144 kg，優(yōu)化后重量為135 kg，重量降低了9kg，降幅6.3%.

6 優(yōu)化方案強(qiáng)度效核

針對優(yōu)化后的白車身方案進(jìn)行強(qiáng)度效核，結(jié)果如圖7所示。

圖7 白車身優(yōu)化方案強(qiáng)度分析結(jié)果

從強(qiáng)度效核結(jié)果（見表4）可以看出，優(yōu)化后白車身結(jié)構(gòu)滿足使用要求。

表4 白車身優(yōu)化方案分析結(jié)果統(tǒng)計

7 結(jié)束語

通過多體動力學(xué)軟件對制定的道路工況進(jìn)行模擬，計算出邊界載荷。采用慣性釋放的方法對原狀態(tài)白車身進(jìn)行強(qiáng)度分析，結(jié)果表明原狀態(tài)白車身結(jié)構(gòu)安全系數(shù)較高，具有一定的優(yōu)化空間。與此同時為了驗證原狀態(tài)白車身強(qiáng)度分析結(jié)果進(jìn)行了應(yīng)變測試，結(jié)果表明測試數(shù)據(jù)與強(qiáng)度分析結(jié)果吻合度較好，證明了CAE分析方法的正確性。最后對優(yōu)化后白車身進(jìn)行了強(qiáng)度效核，保證了優(yōu)化方案滿足使用要求。最終達(dá)到了減重、降低成本的目的。

[1]盧麗平，張 雷，武照云.某轎車白車身強(qiáng)度分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2010（7）:53-56.

[2]趙婷婷.基于有限元的微型貨車白車身強(qiáng)度性能的分析與優(yōu)化[D].上海：上海交通大學(xué)，2011.

[3]徐 龍.基于極限工況載荷的車身靜態(tài)強(qiáng)度分析及優(yōu)化設(shè)計[D].長沙：湖南大學(xué)，2011.

[4]謝 然.多目標(biāo)優(yōu)化方法在車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計中的應(yīng)用研究 [D].廣州：華南理工大學(xué)，2010.

Analysis and Optimization of white Body Strength of Low Speed Electric Vehicle

SUN Yu-yin，ZHOU Yu-jun，LI Xi-quan
（Loncin Co.，Ltd.，Chongqing 400052，China）

Aiming at the car making conditions is calculated by using the multi-body dynamics software，obtained by using the method of boundary load，inertia release strength analysis，based on the results of the analysis on certain parts of the body wall thickness was optimized，white optimized strength.The results show that the optimized BIW meets the strength requirements and achieves the purpose of weight reduction and cost reduction.

multibody dynamics；inertia release；white body；strength analysis；optimization design

U469.72

A

1672-545X（2017）10-0120-03

2017-07-16

孫于胤（1984-），男，重慶人，工程碩士，工程師，研究方向：輕量化設(shè)計。