白车身结构强度全面分析报告与解读

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1.分析目的

白车身结构的静强度不足则会引起构件在使用过程中出现失效。本报告采用有限元方法对Q11白车身分别进行了满载、 1g制动、0.8g转弯、右前轮抬高150mm、左后轮抬高150mm、右前轮左后轮同时抬高150mm,6种工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价Q11白车身的结构设计，并提出相应建议。

2.使用软件说明

本次分析采用HyperMesh作前处理，Altair optistruct求解。HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；Altair Optistruct是一个综和隐式和显示求解器与一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。通过Altair Optistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。

3.模型建立

对车身设计部门提供的Q11白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图3.1所示。白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要，网格描述见表3.1。

图3.1 Q11白车身CAD以及有限元模型

表3.1 网格描述

单元类型四边形单元三角形单元

单元数目 469700 15543

三角形单元比例 3.4%

焊接模拟 Rbe单元及实体单元

涂胶模拟实体单元

单元质量良好

强度分析模型质量按整车满载质量计算，其中的白车身附加质量（见表3.2）用质量点单元CONM2单元模拟。发动机和变速箱、油箱、备胎、冷凝器、前门总成、滑移门总成、后背门总成、发动机罩总成、前排座椅及乘员等使用RBE刚性单元加载到相应总成的安装处。由于额定载货质心的不可确定性，无法给定具体质心位置，因此本次分析在经验基础上确定质心位置，并将额定载货分布于后地板多处主要受力点处进行模拟。具体质量点分布情况可参考图3.2。

表3.2 Q11白车身附加质量及质心

序号部件质心坐标（X，Y，Z），mm 质量，kg

1 发动机和变速箱 1036.0，-24.0，187.7 130

2 燃油箱 1958.9，258.4，54.0 34

3 备胎 3525.8，94.8，22.2 12

4 散热器 -64.2，0.70，350.4 2.5

5 蓄电池 1061.903,-456.199,270.094 10

6 前门总成 813，±731，671.3 23/23

7 中门总成 1763.3，±733.8，649.7 25/25

8 后背门总成 3627.1,0,918.7 27

9 发动机罩总成 -66.9，0，787 6.5

10 主、副驾驶座椅及乘员 1195,-295/320,616 87.5/87.5