[发明专利]一种车身段扭转刚度分布特性计算方法

说明书

本发明公开了一种车身段扭转刚度分布特性计算方法，包括：该方法首先建立车身结构有限元模型，并在此基础上确定各关键断面的位置，基于关键断面对车身结构进行纵向分段。然后在扭转变形计算边界条件下进行计算，基于计算结果确定各关键断面转角及对应车身段转角。最后计算各车身段扭转刚度，并对其进行修正，消除车身段长度对扭转刚度的影响，通过计算前后轴间车身段修正后扭转刚度的标准差，为评价车身扭转刚度分布合理性提供参考。

技术领域

本发明涉及车身结构设计领域，具体涉及一种车身段扭转刚度分布特性计算方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展和居民快速出行需求的不断提升，汽车已一跃成为当前极为重要的交通运输工具。在扩大汽车的服务领域和满足各方面多样化要求的前提下，作为汽车三大总成之一的车身已越来越凸显其重要性，其设计开发在汽车整体设计流程中所占的比例和重要性也日益增加。

车身扭转刚度作为评价车身性能的一个重要指标，体现了结构抵抗扭转变形的能力，对于整车各项性能存在直接或间接的影响。在汽车设计开发初期，无法通过样车和试验来评价车身的性能，因此提供合理有效的扭转刚度计算方法，对于控制及优化车身扭转刚度具有十分重要的意义。

现有的扭转刚度计算方法在仿真计算时，边界条件一般为在悬架等效模型的前轴左、右端点处施加反向载荷，同时约束后轴xyz方向的平动自由度，此时只有前后轴间的车身结构承受扭矩作用，使得现有方法只能针对客车车身前后轴间扭转刚度进行评价分析，无法计算沿车身纵向各分段之间(即对应车身段)，特别是位于前轴前部和后轴后部车身段局部的扭转刚度，不能对各车身段的抗扭能力进行评价，导致技术人员在汽车设计开发过程中不能有针对性的对薄弱车身段进行改进，只能根据经验进行调整，在很大程度上增加了工作量，延长了设计开发周期。同时，现有方法不能具体评价车身段抵抗扭转变形能力的强弱，难以对各车身段进行对比分析，特别是当各车身段长度不一致时，对比更加困难，无法得到各车身段抗扭能力的分布特性，导致在车身设计过程中，由于缺乏相关参考，开发设计人员不能有效对各车身段进行合理的匹配，在影响整车性能的同时难以实现材料的充分利用，不利于设计过程中的对标分析和实现轻量化。

发明内容

本发明设计开发了一种车身段扭转刚度分布特性计算方法，本发明是解决针对车身纵向分段之间的扭转刚度进行分布计算的问题。

本发明提供的技术方案为：

一种车身段扭转刚度分布特性计算方法，包括如下步骤：

步骤一、在车身结构上确定n个断面位置，形成n-1个车身段以及m个轴间车身段，其中，m+2＜n-1；

步骤二、施加载荷后，确定所述n个断面中任意一个断面i的转角θ_i及对应所述车身段转角Δθ_j，式中，Δθ_j＝θ_i-θ_i+1，其中，i＝j，i＝1,2,3,……,n，j＝1,2,3,……,n-1；

步骤三、计算对应所述车身段扭转刚度式中，F₁为左加载点反力、F₂为右加载点反力，b为左右加载点之间横向距离；

步骤四、对车身段扭转刚度进行长度修正，得到修正后的车身段扭转刚度K_j′＝K_jL_j，式中，L_j为对应所述车身段长度；

步骤五、计算修正后的车身段中轴间车身段的扭转刚度平均值

优选的是，在所述步骤二中确定所述任意关键面i的转角θ_i包括如下步骤：

步骤a、计算所述任意断面i中旋转中心O'的坐标以及施加扭转载荷后任意断面中旋转中心O”的坐标：