1、 I 摘要摘要 以有限元法为基础的车身结构分析己成为一种面向车身结构设计全过程的分析 方法，车身结构设计的过程也随之成为一种设计与分析并行的过程。现代车身结构分 析不仅赋予了车身结构设计新的特点，促进了现代车身结构设计新趋势的形成，而且 已成为车身结构设计中最有意义的内容。 本次毕业设计的说明书主要包括：乘用车结构以及选材现状、乘用车减重面临的 主要问题、总体轻量化设计方案、CATIA 车身三维模型。通过对乘用车结构以及材 料的分析进而对汽车现阶段轻量化主要方案进行确定，最后进行了 CATIA 实体建模 与有限元分析，输出并优化结果。 关键词：关键词：轻量化；车身；强度分析；CATIA；有限元
2、分析 乘用车轻量化问题研究 II Abstract The structure analysis of car body based on the FEM is the fundamental approach in the process of car body designorientedAlso，the whole process of Car body design becomes parallel in designing and analyzingNew character and trends of car structure design come into being fro
3、m modem analysis of car body structureAnd they are significant in the design process Keywords: Weightlight; Car body; Strength analysis; CATIA; Finite element analysis III 目录目录 第一章 绪论 . 1 1.1 乘用车轻量化设计研究的背景及意义 . 1 1.2 乘用车轻量化的主要途径 . 2 1.3 现代汽车车身结构设计的特点 . 5 1.4 汽车车身轻量化的研究现状与发展 . 6 1.4.1 轻量化车身结构分析与优化技术
4、6 1.4.2 轻量化材料及其在车身制造中的应用 7 第二章 轻量化面临的主要问题 . 8 2.1 引言 . 8 2.2 我国乘用车轻量化存在四大难点 . 8 第三章 总体轻量化的方案 . 10 3.1 引言 . 10 3.2 基于多材料的轻量化车身 . 10 3.3 材料与工艺的初选 . 12 第四章 车身结构分析的有限元理论 . 14 4.1 有限元基本理论 . 14 4.1.1 基本概念 . 14 4.1.2 有限元的基本步骤 14 4.2 作用在车身、车架上的载荷 . 15 4.3 有限元分析软件介绍 . 16 第五章 车身薄壁梁部件轻量化优化选材与设计 . 17 5.1 引言 . 1
5、7 5.2 材料性能指数的概念 . 17 5.3 车身薄壁梁部件材料性能指数的建立 . 19 5.3.1 薄壁梁部件耐撞性设计的材料性能指数 20 乘用车轻量化问题研究 IV 5.3.2 薄壁梁部件刚度设计的材料性能指数 25 5.4 车身薄壁梁部件的选材与多材料车身结构轻量化设计 . 27 5.4.1 车身薄壁梁部件刚度材料性能指数计算 28 5.4.2 车身薄壁梁部件碰撞材料性能指数计算 31 5.4.3 车身薄壁梁部件的材料选择与车身性能分析 31 第六章 基于 CATIA 的车身结构实体建模 33 6.1 引言 . 33 6.2 乘用车主要部件建模 . 34 6.2.1 车身边梁建模
6、34 6.2.2 发动机盖 35 6.2.3 车壳建模 35 6.2.4 车门 36 6.2.5 车身地板 36 6.2.6 车内室与后备箱 37 6.3 整车身展示 . 37 参考文献 . 38 总 结 . 39 致谢 . 40 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 乘用车轻量化设计研究的背景及意义乘用车轻量化设计研究的背景及意义 随着人们对汽车安全性、舒适性、环保性能要求的提高，汽车空调、隔热隔音装 置、卫星导航系统、无线电通讯、电视机甚至卫生间等设备越来越多的被安装到汽车 上，这无形中增加了汽车的质量、耗油量和耗材量。从汽车产品的整个生命周期看油 耗费用是汽车生命周期总费用的主体，占汽车生命周期费用的71%，汽车客户迫切希 望降低油耗费用以节约后期的运行成本。要使汽车省油，首选措施是让汽车“瘦身”， 减少车辆自身质量和降低制作成本。据统计，客车车身质量占汽车总质量的 25% 30%，车身制造成本占整车制造成本的比重超过50%。因此车身轻量化对于整车的轻 量化起着举足轻重的作用。轻量化的目的就在于确保车体强度、刚度的前提下，减轻 车身骨架的质量，不仅可以减少钢材和燃油
