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简单分析白车身（BIW）弯曲刚度优化问题
2018-04-23 09:48:19· 来源：汽车NVH仿真 作者：燃烧的腿毛
今天，小编要给大家讲的就是当我们完成了白车身弯曲刚度分析后，发现分析结果与我们的目标值还有一段距离的时候，我们怎么去对车身结构进行优化，提高白车身弯曲刚度。
之前，小编给大家分享了关于白车身(BIW)弯曲刚度分析的教程，今天，小编要给大家讲的就是当我们完成了白车身弯曲刚度分析后，发现分析结果与我们的目标值还有一段距离的时候，我们怎么去对车身结构进行优化，提高白车身弯曲刚度。
上次对白车身进行刚度分析的结果如下位移云图所示，纵梁两边的取两节点进行Y向位移读数，得到：在两边各加载2500N载荷下，节点1212332 的Y向位移为-0.45136mm，节点1181419的Y向位移为-0.46558mm，平均位移为：-0.45847mm.
计算优化前刚度值为：k=F/D=5000/0.45847=10906N/mm
刚度不足原因分析
当结构受到载荷时，结构会变形，载荷做的功会以应变能的形式存储存在结构内，应变能高的部位表征结构在这个位置上储存的能量多，刚度弱，如果我们在应变能高的位置对结构进行优化，提高该部位的局部刚度，有助于提高白车身整体刚度。
通过上次的分析计算，我们得到白车身在两边各施加2500N的载荷下，对应的应变能(strain erengy)云图，如下所示：
我们可以发现，在前后悬挂安装位置附近出现明显应变能集中的情况（颜色越深，表明应变能越高），可以肯定认为，前后悬挂安装位附近刚度不足。找到了问题出现的地方，接下来我们就开始对该部位进行结构优化。
结构优化过程
第一，我们回看一下优化前结构是怎么样子的，下图所示为优化前 前悬挂安装位置（前炮塔）结构。
我们可以看出，该结构主要由两个部件组成（亮绿色与墨绿色部件），亮绿色部件厚度为2mm，墨绿色部件厚度为0.9mm. 两部件通过焊点焊接在一起。
方案一：
为了提高该部位的局部刚度，我把墨绿色部件结构做出了以下优化，如下图所示。注意到，墨绿色部件边缘被延伸到悬挂安装孔周边，部件从一个开口形状优化成一个封闭的结构，然后增加了5个焊点来加强两部件的连接强度；
方案二：
同时把亮绿色部件的厚度从2.0mm加厚到2.3mm，进一步增加与悬挂连接处的局部刚度。
优化结果
把以上两个优化方案组合起来，同时应用到左右两侧结构，从新提交到Nastran进行静力分析计算，计算出优化后白车身位移响应云图如下所示：
由位移云图我们可以查看到，在同样的边界条件下，节点1212332 的Y向位移降低到-0.40559mm，节点1181419的Y向位移降低到-0.41951mm，平均位移减少为：-0.41255mm.
优化后白车身弯曲刚度提升到：k=F/D=5000/0.41255=12119N/mm，达到目标值 12000N/mm。
上次对白车身进行刚度分析的结果如下位移云图所示，纵梁两边的取两节点进行Y向位移读数，得到：在两边各加载2500N载荷下，节点1212332 的Y向位移为-0.45136mm，节点1181419的Y向位移为-0.46558mm，平均位移为：-0.45847mm.
计算优化前刚度值为：k=F/D=5000/0.45847=10906N/mm
刚度不足原因分析
当结构受到载荷时，结构会变形，载荷做的功会以应变能的形式存储存在结构内，应变能高的部位表征结构在这个位置上储存的能量多，刚度弱，如果我们在应变能高的位置对结构进行优化，提高该部位的局部刚度，有助于提高白车身整体刚度。
通过上次的分析计算，我们得到白车身在两边各施加2500N的载荷下，对应的应变能(strain erengy)云图，如下所示：
我们可以发现，在前后悬挂安装位置附近出现明显应变能集中的情况（颜色越深，表明应变能越高），可以肯定认为，前后悬挂安装位附近刚度不足。找到了问题出现的地方，接下来我们就开始对该部位进行结构优化。
结构优化过程
第一，我们回看一下优化前结构是怎么样子的，下图所示为优化前 前悬挂安装位置（前炮塔）结构。
我们可以看出，该结构主要由两个部件组成（亮绿色与墨绿色部件），亮绿色部件厚度为2mm，墨绿色部件厚度为0.9mm. 两部件通过焊点焊接在一起。
方案一：
为了提高该部位的局部刚度，我把墨绿色部件结构做出了以下优化，如下图所示。注意到，墨绿色部件边缘被延伸到悬挂安装孔周边，部件从一个开口形状优化成一个封闭的结构，然后增加了5个焊点来加强两部件的连接强度；
方案二：
同时把亮绿色部件的厚度从2.0mm加厚到2.3mm，进一步增加与悬挂连接处的局部刚度。
优化结果
把以上两个优化方案组合起来，同时应用到左右两侧结构，从新提交到Nastran进行静力分析计算，计算出优化后白车身位移响应云图如下所示：
由位移云图我们可以查看到，在同样的边界条件下，节点1212332 的Y向位移降低到-0.40559mm，节点1181419的Y向位移降低到-0.41951mm，平均位移减少为：-0.41255mm.
优化后白车身弯曲刚度提升到：k=F/D=5000/0.41255=12119N/mm，达到目标值 12000N/mm。
- 下一篇：简单分析白车身(BIW)扭转刚度问题
- 上一篇：NVH理论基础分析：车身整体模态
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