[发明专利]一种车身结构概念模型的修正及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车身结构概念模型的修正及其应用方法，尤其是涉及对建立汽车车身结构概念模型的修正方法，以及采用此修正模型对车身结构设计方案进行快速有效验证的应用方法。

背景技术

车身结构是碰撞安全性能和结构刚度性能的共同载体，车身结构正向开发实质是保证性能目标下的轻量化设计，如何实现轻量化设计目标，车身结构概念模型起着十分重要的作用。如何有效的开展车身结构概念设计阶段的工作，目前各主机厂主要依赖的是CAE技术。

文献[1](徐有忠等.概念设计阶段轿车车身建模方法与NVH优化分析.2005MSC.Software中国用户论文集)从车身刚度性能出发，介绍了一种基于梁单元的概念模型；文献[2](EuroCarBody 2011-13th Global Car Body Benchmarking Conference-Mazda CX-5)则从碰撞安全性能出发，介绍了一种弹簧质量概念模型。从以上两篇文献分析，对车身概念模型有两个问题需要讨论：

第一个问题：两种概念模型均只关注一种性能而忽视了另外一种性能，必然导致评价标准的单一性，事实上，两种性能对车身结构轻量化设计均至关重要。

第二个问题：概念模型是对车身结构的高度简化，如何保证和提高车身结构概念模型的可靠性是一个至关重要的问题。

斯巴鲁汽车指出：Safety design starts with the vehicle architecture.The Ring Frame Reinforced structure helps absorb the energy of an impact and helps protect vehicle occupants；文献[3](肖锋等.环状路径车身结构设计与评估方法.2012中国汽车安全技术国际研讨会)认为车身各种性能之间存在相关的，其相关性体现在一种典型的环状结构特征上，即构造环状结构可以有效提升各种性能，因此，环状结构可以作为构造车身结构的基本构造元素；文献[4](肖锋.一种环状路径车身结构设计评估方法.[P]中国.专利申请号201110223295.5)将车身骨架结构表现为由十六个典型的环状结构组成，并对十六个环状结构做出了详细的说明。以上说明车身概念设计中构造有效的车身体系架构对性能开发至关重要，并都认为环状结构是一种进行车身轻量化设计的理想框架结构。事实上，在车身工程开发实践中，越来越多的主机厂采用环状结构进行轻量化设计。

需要关注的第三个问题：建立正确的车身结构概念模型并有效的指导工程设计，单纯的依赖CAE技术是难以实现的，需要将CAE技术与车身结构设计思想进行有效的结合。

本发明根据环状路径车身结构设计思想，对车身骨架结构概念模型，在结构形式上通过新增加载荷传递路径将车身骨架表现为由十六个典型环状结构组成，得到车身环状结构概念模型，一方面，通过截面参数等效设置忽略新增加载荷传递路径的结构贡献，与原车身骨架结构在性能上完全一致；另一方面，通过截面参数有效设置考虑新增加载荷传递路径的结构贡献，评估每个环状结构对车身性能的影响。

本发明按照环状路径车身结构设计思想，环状结构可以有效提升碰撞性能和刚度性能，两种性能实质上同是载荷传递路径问题，在概念设计阶段，两种性能是完全统一的，需要从性能统一性角度进行载荷传递路径设计，不适合从单一性能角度进行概念分析，本发明车身环状结构概念模型采用“环状结构扭转刚度”作为对整体性能的评估指标。

环状结构扭转刚度和白车身扭转刚度两个既相联系又存在显著区别的评价指标，前者是整体性能评价指标，是由环状结构产生的，包含了结构耐撞性和结构刚度性能，该值越高表示各种性能越好；后者是单一性能评价指标，与前者差值部分是非环状结构扭转刚度，对耐撞性提升几乎没有贡献，该值越高对结构刚度性能越好。

本发明技术方案重点是解决如何提高车身结构概念模型的可靠性。

发明内容

1、本发明所要解决的技术问题

针对现有技术中的不足，本发明所要解决的技术问题是：

第一：现有概念模型以构建白车身结构概念模型为目的，主要对截面和接头参数进行优化设计；根据环状路径车身结构设计思想，需要首先进行载荷传递路径优化设计，然后才是截面、接头等参数优化设计，本发明车身环状结构概念模型体现了是该设计思想。

第二，现有概念模型一般仅针对一种性能进行车身结构概念设计，导致了评价标准的单一性；本发明从整体性能角度进行车身结构概念设计，采用“环状结构扭转刚度”作为对整体性能的评估指标。