汽车车身结构与设计第五章车身结构力学性能分析计算
82页1、汽车车身结构与设计,2016,第一节 载荷工况条件,第五章 车身结构力学性能分析计算,一、动载荷系数与安全系数,静态载荷 动态载荷 等效载荷 动载荷系数 安全系数,动态载荷静态载荷 * 动载荷系数 等效载荷静态载荷 * 动载荷系数 * 安全系数,二、垂向对称载荷工况,三、垂向非对称载荷工况,三、垂向非对称载荷工况,标准化的扭转工况凸块高度应满足条件:能够使得同一车轴上的另一个车轮刚刚离开地面;其它车轮仍处于地面支撑状态。,四、纵向载荷工况,四、纵向载荷工况,脉冲输入工况,推荐凸起高度:,五、侧向载荷工况,六、组合载荷工况,轮胎侧向挤压,第二节 弯曲性能分析计算,第五章 车身结构力学性能分析计算,一、车身弯曲性能要求,将汽车的各零部件安装并固定在正确位置上 车身弯曲刚度与驾乘人员主观感受之间关系 车身弯曲刚度实验模型,二、 “简单结构面法”模型,简单结构面法(Simple Structural Surface, SSS法),对汽车结构受到的载荷和应力进行分析的简单模型有很多,最为有用的分析方法是简单结构面法。简单结构面法(SSS)可以用来对作用在车身主要结构件上的载荷及其传递路径进行分析
2、。 简单结构面在自身所在平面内是刚性的,在其它平面则是柔性的,即在自己的平面内能够承受载荷(拉力、压力、剪切、弯矩),但不承受与平面正交或平面外的弯矩。,二、 “简单结构面法”模型,三、车身弯曲强度计算 ”SSS法”,三、车身弯曲强度计算 ”SSS法”,注:后部的载荷没有标示出来。,三、车身弯曲强度计算 ”SSS法”,结构面SSS-1:,结构面SSS-2:,三、车身弯曲强度计算 ”SSS法”,结构面SSS-3:,结构面SSS-4:,三、车身弯曲强度计算 ”SSS法”,结构面SSS-5:,四、车身弯曲刚度 ”三组分”模型,四、车身弯曲刚度 ”三组分”模型,四、车身弯曲刚度 ”三组分”模型,四、车身弯曲刚度 ”三组分”模型,第三节 扭转性能分析计算,第五章 车身结构力学性能分析计算,一、车身扭转性能要求,最大扭矩:,一、车身扭转性能要求,扭转强度要求 实现良好操纵稳定性的需求 实现良好NVH性能的需求,二、车身扭转性能模型,20世纪70年代,针对车身扭转特性分析的早期分析模型将车身结构简化为梁框架结构,仿真计算得到的车身扭转刚度值仅为实测值的10%30%。 研究表明,面单元这一抗剪类型的单
3、元是抵抗扭转载荷的主要结构成分,当模型中引入面单元后,能够显著改善分析模型的计算精度,可被用来对扭转载荷作用下的车身结构特性进行合理解释。,三、车身扭转强度计算 ”SSS法”,三、车身扭转强度计算 ”SSS法”,三、车身扭转强度计算 ”SSS法”,四、车身刚度“方盒”模型,四、车身刚度“方盒”模型,四、车身刚度“方盒”模型,外部扭矩做的功 = 储存在面板内的所有剪应变能之和,四、车身刚度“方盒”模型,四、车身刚度“方盒”模型,四、车身刚度“方盒”模型,a,b,四、车身刚度“方盒”模型,第四节 车身结构耐撞性能分析计算,第五章 车身结构力学性能分析计算,一、车身结构耐撞性能要求,正碰抗撞性设计 侧碰抗撞性设计 尾碰抗撞性设计 抗车顶压溃设计,一、车身结构耐撞性能要求,对于正碰,汽车与正面刚性壁障碰撞产生的车身加速度响应是设计流程中的主要考察指标。 正面碰撞主要考察车辆前端结构的吸能效果。 基于汽车碰撞中的乘员伤害机理,对于轿车车身正面碰撞性提出了如下具体的设计要求: 1. 确保乘员生存空间,减小乘员舱变形、降低对乘员舱的侵入。 2. 减小车身减速度。减速度越大,通过配合使用乘员约束系统减
4、轻乘员伤害的难度也就越大。 3. 碰撞过程中车门不能自动打开,相反地,要保证碰撞后可以不借助工具打开至少一侧车门。,一、车身结构耐撞性能要求,由于侧面碰撞中允许的乘员舱变形量很小,而对乘员舱过大的侵入是造成乘员伤害的主要原因,所以侧面抗撞性设计应以减小乘员舱侵入、维持乘员生存空间为重点。具体设计要求包括: 1. 减小侧围结构对乘员舱的侵入量,防止侵入量过大时对乘员的挤压伤害。 2. 减小侧围结构对乘员舱的侵入速度,特别是与乘员接触时车门的速度,减轻对乘员的撞击力。 3. 碰撞过程中车门不能自动打开,相反地,要保证碰撞后可以不使用工具打开至少一侧车门。,一、车身结构耐撞性能要求,尾碰抗撞性的具体设计要求包括: 1. 减小乘员舱变形量。 2. 减小碰撞中车身的减速度,减轻乘员颈部的鞭梢性伤害。 3. 在碰撞中维持燃油箱的存放空间,减小对燃油箱、油路的挤压。,车顶压溃一般发生在汽车滚翻工况。具体设计要求包括: 1. 提高车顶的支撑刚度,减小乘员舱的变形量。 2. 碰撞过程中车门不能自动打开;相反地,要保证碰撞后可以不使用工具打开至少一侧车门。,一、车身结构耐撞性能要求,低速碰撞主要关心的是避
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