1、Altair 2013技術大會論文集白車身局部固定點剛度評價方法BIW Stiffness Evaluation Method of Local fixed-point伊維天 徐中皓（一汽技術中心 長春 130011）摘要：本文介紹了白車身局部固定點剛度的計算及其評價方法。白車身在開發過程中為了防止局部固定點剛度值未達到預定的剛度目標值，導致實車在使用過程中白車身固定點區域局部變形而影響所固定部件的使用效果，做了一些初步研究。就白車身附件在利用HyperWorks 進行CAE模擬試驗驗證、物理試驗驗證中如何保證其結果的一致性，做了詳細研究。關鍵詞：HyperWorks 局部固定點剛度 CAE模

2、擬試驗驗證 物理試驗驗證Abstract: This article describes the stiffness of BIW local fixed-point calculation and evaluation methods. In order to prevent the local fixed-point value not achieving the desired stiffness target in the development process, leading real vehicle in the course of the white body fixed po

3、int region affected by local deformation effect of the use of the fixed part, some preliminary research is done. On the white body accessories in the use of CAE simulation test HyperWorks for verification, physical verification test to ensure the consistency of the results, do a detailed study.Key w

4、ords: HyperWorks, Local fixed-point stiffness CAE simulation test verification Physical test verification1概述車身在開發過程中，如果白車身局部固定點剛度不足，與白車身局部固定點相連接的附件、總成的穩定性會受到影響，比如車門鉸鏈固定點剛度不足會導致車門下沉，久而久之會對車門的氣密性產生影響（卡車車門下沉的現象非常普遍）。若后視鏡固定點剛度不足，車輛在高速行駛或顛簸路況時后視鏡會有抖動現象，導致駕駛員的后視效果不穩定而出現安全隱患。如果前圍板、天窗、儀表板、轉向柱等車身附件總成固定點剛度不足，

5、會導致車輛在運行過程中產生各種異響及振動噪聲等等，這些現象都會導致駕駛員疲勞及煩躁等，所以如何避免由白車身局部固定點剛度不足而影響車身使用安全性和使用舒適性的問題有非常重要的意義。目前在評價白車身局部固定點剛度的驗證手段中，主要有CAE模擬試驗驗證、物理試驗驗證兩種方法。由于廠家和工程人員的不同，評價標準一直未能統一。同時在實際的驗證過程中，由于諸多干擾因素的存在，驗證人員得到的試驗結果往往不能一致，甚至有時差別較大。兩種驗證方法的脫鉤現象說明，目前的CAE試驗、物理試驗從驗證條件、驗證方法、和結果評價方面還有待完善，需要進一步做相應改進。本文主要從車身及其附件的基本特性進行論述，以白車身及其

6、附件的局部固定點剛度計算為例，對傳統的CAE模擬試驗驗證、物理試驗驗證白車身局部固定點剛度的方法做一些基本討論，同時提出一種新的CAE模擬試驗驗證方法。以此為設計人員在設計過程中提供有效的建議，使其對白車身-1-Altair 2013技術大會論文集的設計更加合理規范，以避免車身在使用過程中因局部固定點剛度不足而帶來不必要的損失。2傳統在車身開發階段局部固定點剛度的評價方法以卡車駕駛室前車門鉸鏈固定點剛度分析為例2.1 CAE模擬方法l 模型截取方法及邊界條件約束方式為懸置處全約束，載荷為每個螺栓孔分別施加X向、Y向、Z向各單位載荷的力，每個鉸鏈固定點的螺栓孔要單獨加載。具體的約束及加載形式見圖

7、1、圖2。圖1 模型約束方式 圖2 模型加載方式l 傳統分析模型的建立建模方法要嚴格按照分析模型建立規范執行。螺栓孔模型質量：螺栓孔處建模要嚴格按照螺栓螺母壓緊的實際位置進行，原則上要進行兩圈washer，直徑與螺栓孔直徑相同，具體建模方式如圖3、圖4所示。圖3 螺栓孔建模方式 圖4 螺栓孔建模方式放大圖-2-Altair 2013技術大會論文集2.2 傳統物理試驗驗證方法物理試驗驗證方法與CAE模擬試驗方法的約束加載方式基本相同,其約束加載方式如圖5、圖6、圖7所示。圖5前門上鉸鏈X向加載照 圖6前門上鉸鏈Y向加載照片 圖7前門上鉸鏈Z向加載照片2.3 計算結果及評價計算結果需給出加載點在加

8、載方向上的位移值，并算出相應的剛度值。K=F/S其中F為施加的力，單位為N；S為施力點法向方向上位移，單位為mm；K的單位為N/mm；2.4 整車體系下局部固定點剛度評價方法存在的一些問題表1傳統CAE模擬試驗方法與物理試驗方法計算結果比較在整車體系下對白車身局部固定點剛度進行評價，CAE模擬試驗驗證與物理試驗驗證的工況無法保證完全一致，故導致試驗結果會出現偏差。同時在整車體系下白車身及其附件的其他位置的剛度會對加載點的剛度值產生影響，從而造成無論是通過傳統CAE模擬計算或是物理試驗驗證得到的結果與加載點真實剛度值產生偏差，無法實現對白車身局部固定點剛度值準確評價的目的。3 固定點剛度的局部評

9、價方法為了保證評價結果的真實性，對固定點剛度采用局部評價方法。模型截取方法：在螺栓孔X、Y、Z三個方向上分別截取距離螺栓孔250mm距離的模型，截取方法與截取后模型如圖8、圖9所示。-3-Altair 2013技術大會論文集圖8 模型局部截取方法 圖9 截取后模型邊界條件：為保證局部固定點剛度值的準確性，約束方式為在模型截取處添加約束123456，載荷為在三個固定點連成的剛性單元處于X、Y、Z三個方向分別施加單位載荷的力。具體的約束及加載形式見圖10。圖10 模型約束加載方式3.1 整車體系評價與局部評價試驗結果比較表2整車體系評價與局部體系評價計算結果比較白車身及其附件的其他位置的剛度會對加

10、載點的剛度值產生較大的影響。-4-Altair 2013技術大會論文集4 結論整個研究表明在白車身局部剛度評價中，傳統的CAE模擬試驗方法與物理試驗方法得到的驗證結果有較大的差別，不能提供給設計工程師一個準確的剛度性能參考值。整車體系評價與局部評價所得到的試驗結果差別很大，最后采用了不同的固定點使用不同的約束加載方式，這樣一來與物理試驗值得出了比較相近的結果。本文通過采用整體和局部對固定點的研究方法得出如下幾個結論：1、整車體系評價中約束方式為懸置處全約束，在CAE計算過程中駕駛室白車身其他結構的剛度會對加載點的剛度值產生影響，而局部評價由于是對加載點局部約束，有效的減少了其他結構對加載點剛度值的影響，因而局部評價模擬計算出的剛度值更接近局部固定點剛度的真實值，局部評價要優于整車體系評價。2、在物理試驗驗證過程中應盡量參照局部評價的加載方式，以保證物理試驗結果更接近加載點剛度值的真實值，更具有參考