1. 整车轻量化与科技降本方法结构图
整车轻量化与科技降本方法结构图
2. 客车车身的轻量化
通过白车身自由模态试验确定白车身模态频率和振型等动态特性;白车身有限元模型建立
2.1 侧壁轻量化
通过减薄侧壁使整车减重6.0Kg
料厚减薄后对白车身模态,扭转强度及刚度无明显影响;零件抗凹性满足标准要求;实现减重6.0kg。
经白车身模态分析、扭转强度及刚度分析,侧壁抗凹性分析。
侧壁抗凹性分析
2.2 客车顶棚结构设计优化
计算发现客车顶棚开裂由于二阶模态喘振相关,产生原因为局部应力集中。通过减少顶部加强筋降低最大应力37.16%,并实现减重0.lkg。
客车顶棚开裂失效行为分析
二阶模态振动产生应力集中
2.3 侧壁上内板结构优化
B柱C柱骨架两个件合为一个件,料厚为1.5mm,其断面尺寸d2,d3在保证不干涉的前提下尽量增大,长度d1也作相应增大; 关注模态较改进前明显提高,减重18.8kg
2.4 侧壁下围内板结构优化
经白车身模态分析、扭转强度及刚度分析镂空后白车身模态,扭转强度及刚度影响很小;实现减重2.25kg。
2.5 地板横梁轻量化结构设计
横梁减薄由3mm至2mm,去除内平板。经安全标准相关分析,减小地板横梁料厚实现轻量2.85kg。
2.6 发动机后悬置横梁结构优化
2.7 轻量化方法:结构优化
优化后的座椅固定腿相比原座椅腿强度提高,Y向刚度提高近一倍;优化后的座椅固定腿相比原座椅腿减重0.72kg。
2.8 客车减重措施汇总
减重后,车身模态频率略有提高,车身刚度,强度基本不变。
3. 轻型卡车轻量化与科技降本
3.1 车厢轻量化设计
车厢模型和模态振型
原始车厢弯曲刚度的Z向位移/应力云图
原始车厢扭转刚度的位移/应力云
3.2 车厢龙门强度优化
龙门架扭转工况的刚度及抗冲击性能验证; 对建立好的龙门架模型进行弯曲/扭转刚度及抗冲击强度仿真验证优化方案。
龙门架扭转刚度的位移/应力云图
龙门架冲击过程接触力-时间曲线
3.3 车架各部件灵敏度及其轻量化
对建立好的白车身模型进行模态灵敏度分析,确定各部件板厚对于车架一,二,三阶模态的灵敏度。
目标板件编号
灵敏度分析结果
3.4 蓄电池支架轻量化
优化后方案可以实现减重0.926kg,减重比25.56%。
基于拓扑分析结果对蓄电池支架侧板进行形状优化
蓄电池支架进行结构优化
3.5 轮毂轻量化
对轮毂模型进行弯曲疲劳仿真
轮毂模型的简化与有限元模型的建立
轮毂的应力云图
3.6 钢板弹簧轻量化
对某钢板弹簧进行优化,选择了厚度、长度优化以及端部减薄的措施:将簧片片数从11片减少为9片,除去最后一片片厚为7mm外,其余片厚均为8mm。同时对第7-9片簧片端部进行减薄处理。 优化后的钢板弹簧实现减重5.92kg,减重比17.03%,实现降本30元/架(前簧)。目前该弹簧已经投产实施。
钢板弹簧模型的简化与有限元模型的建立
钢板弹簧有限元模型与DIC实验
轻量化设计的钢板弹簧实物
3.7 轻卡车减重措施汇总表
1. 前防撞梁部件的评价方法及指标
1.1 碰柱试验
在前防撞梁部件后方加装原安装车型空载最大质量的质量体,以13.8km/h的速度撞击直径为175mm的柱状壁障。
1.2 碰柱试验评价指标
评价指标1:前防撞横梁不允许剪断和/或扯裂
评价指标2:最大变形量小于500mm
评价指标3:所有连接(焊点等)不允许失效;
有限元焊点连接失效判断准则:当焊点周围单元的应力大于材料的抗拉强度时连接失效。
评价指标4:横梁承载力>30KN
1.3 基于碰柱试验的前防撞梁内板等效替换设计
1.4 落锤试验
落锤质量:≈100kg; Hammer mass: ≈100kg;
冲击速度:50km/h; Impact velocity: 50km/h;
冲击位置:与吸能盒靠部件中间一侧相距5mm。
实际试验过程中,前防撞梁撞击区域需用约3~5mm的橡胶涂层包裹。
1.5 落锤试验评价指标
前防撞梁不允许剪断和/或扯裂
1.6 基于落锤试验的前防撞梁内板等效替换设计
根据落锤试验仿真,1.8mm 超高强度钢可等效替换3.8mm DP590,轻量化效果显著。
2. 表征整车侧面碰撞性能的B柱仿真子模型建立
通过设计B柱零部件级仿真模型边界条件,使B柱子模型可以反映整车级侧面碰撞性能
2.1 B柱子模型碰撞实验和有限元模型的搭建
表征整车侧面碰撞性能的实验
表征整车侧面碰撞性能的有限元模型
2.2 B柱横梁约束设置
释放B柱段部旋转自由度
2.3 B柱变形读取数据点设置
侵入量读取点(11个);截面力读取点(6个);侵入速度读取点(5个)
2.4 仿真与实验结果的位移、速度对比
2.5 仿真与实验结果失效行为对比
在前期B柱台车试验中,B柱零件产生撕裂,故在仿真中设置了焊点及材料失效,复原了冲击过程中的撕裂情况。分析发现,前期产生撕裂的原因主要是焊点产生脱落。
B柱侧围外板失效对比
B柱外板焊点失效对比
B柱组件门槛梁撕裂对比(1)
B柱组件门槛梁撕裂对比(2)
1. 整车道路振动噪声测试/车身悬置隔振率测试
利用麦克风和加速度传感器测量车内噪声和振动,用来评价整车的NVH性能。将加速度传感器固定在车身的主动侧和被动侧,测量车身悬置隔振率。通过调节橡胶弹垫的硬度来改善整车的NVH性能。
2. 白车身模态模拟和测试
通过白车身的模态试验和仿真分析,可以获得白车身的模态频率和模态振型,以及动态特性。
3. 板件贡献量分析
车内声压主要由板件振动产生。但是不同区域的板件的对不同场点声压的声学板件贡献量不同。这些板件可以根据它们的对不同场点的声学板件贡献量分为三组。
4. 风洞试验及CFD仿真
通过风洞试验和CFD仿真,可以得到整车的风阻系数。通过改变车的外形来降低风阻系数。
5. 客车车头结构设计优化
6. 客车后视镜结构设计优化
优化方案二新后视镜受力更小、压力分布更加均匀,可使新车头整车的风阻系数更小。
7. 整车扭转刚度试验
整车扭转刚度试验是在四通道试验台上完成的。通过试验可以知道车辆关键部位的变形,从而检验各部件上的断裂危险点。该试验可以帮助设计人员改善车辆的刚度。
8. 传递路径分析
传递路径分析是一个基于试验的分析过程,可以追踪声振能量的流动,通过一系列的已知的结构-空气传播的途径,到达给定的接收位置。通过在A36上的分析,可以找到从发动机到车身的传递路径。
9. 进排气系统仿真与试验
在进气系统上增加谐振腔,在加速工况下,可以将进气系统的噪声降低4dB。