點滴之言

現在車企越開越喜歡用一種“不說人話”的方式進行廣宣攻勢，就是用各種看上去高大上的專業名詞，以一種信息不對稱的方式以期使得受衆認為他們的産品很厲害。

所以，要看透他們的套路，懂一點汽車工程研發基礎知識，有利于見招拆招。

以下内容就來自一位一線汽車工程師的真實分享。

白車身彎扭剛度的重要性

首先，老套路，什麼是剛度？

車身剛度是指車輛在使用過程中受到不至于損壞車身的一般外力時車身抵抗變形的能力，主要包括彎曲剛度和扭轉剛度，通常喜歡合并來講，也就是彎扭剛度。

對于承載式車身（也就是不帶“大梁”）而言，白車身（可簡單理解為沒裝外飾件、沒噴漆、沒上總裝線的車身）對整車剛度的貢獻可占到60%-70%。

提高白車身結構的剛度，可以有效提高車身的一階共振頻率（也就是第一個共振峰值對應頻率，如果開過共振明顯的車或是匹配不完善的三缸車，就更容易理解）。

車身剛度直接影響整車的可靠性、安全性、操縱穩定性、燃油經濟性、NVH性能等關鍵性的指标。如果說白車身是整車的骨架，那麼剛度就是整車的骨髓，“欲立則剛”用在這裡不過分。

彎扭剛度的分析法、試驗法

// 分析方法

CAE（Computer Aided Engineering，計算機輔助工程分析計算）分析方法是在整車研發階段必不可少的輔助手段。

CAE分析方法的精确程度越來越高，對白車身設計工程師的參考意義越來越大，設計人員往往會根據CAE分析提供的彎扭剛度位移雲圖、應力雲圖（各種雲圖的作用就是将數據可視化）來識别導緻白車身剛度不足的原因，進而來優化白車身彎扭剛度。

| 位移雲圖

通常研發期間，會對三種狀态的白車身進行分析，即

（1）建立有限元模型（直觀看上去就是一堆網格）：

①白車身 前後風擋玻璃

②白車身 前後風擋玻璃 前副車架

③白車身 前後風擋玻璃 前後副車架 CCB

也就是一個由淺入深的建模過程。

（2）接下來材料參數輸入、坐标系定義，每個公司通常都會有自己的參數數據庫。

（3）有限元模型處理，即剛度曲線處理，添加Plot單元。

這一過程可以簡單理解為彎扭剛度測量點。通常剛度曲線選擇白車身的主框架方向，例如縱梁、門檻等等部件。

（4）邊界條件的約束及加載

先說彎曲剛度，固定點分别為前後懸固定座中心位置。分别給予不同方向數量的平動自由度（自由度就是各個軸向的平動和旋轉，共六個），通常為1到3個，然後在前排座椅安裝點的位置進行加載一定載荷（可以理解為加重量）。

扭轉剛度類似，不過約束後的後懸位置的自由度更多，為6，加載位置有所不同，扭轉剛度為在前懸的左右固定座位置施加方向相反的Z向力（汽車工程坐标，簡而言之就是前進方向為x軸，左右向為y軸，垂直方向為z軸），進而形成一定的扭矩，達到分析效果。

（5）結果評價

其實對于彎扭剛度的理論上來講很簡單。舉個式子：

彎曲剛度公式

扭轉剛度公式

（6）靈敏度分析

對于結構設計工程師而言，最關注的就是這個指标，根據結構對彎扭剛度的靈敏程度來進行結構優化。“棄之糟粕，取之精華”。

// 試驗法

通過CAE分析方法可以得知基本原理，試驗方法與CAE分析方法在約束點上是相同的。

試驗中彎扭剛度約束示意圖如下

試驗在台架（可以理解為一個能各種模拟的試驗儀器）上進行，将車身固定以後，将角度儀分别放置在白車身橫梁和縱梁上，然後調整安裝立柱，将角度儀的值調為“0”為止。

将傳感器布置在測量點，通常布置在地闆側梁、座椅橫梁、中通道、縱梁、門檻等位置。然後加載，由于和CAE方法一緻，這裡不再過多贅述。直接上扭轉剛度的試驗方法示意圖。

如何優化分布白車身彎扭剛度

CAE分析和試驗結果最終都是為白車身的設計服務，拿到結果如何優化？如何将白車身的彎扭剛度分布合理，還不至于增加過多的重量和成本是白車身工程師所要做的。

提升白車身彎扭剛度的方法通常有幾種措施：

1、優化結構，包括切邊的選擇、零件加大、加強筋的合理布置和設計都可有效增強車身彎扭剛度。例如中通道采用縱筋而不是采用橫筋，後圍闆區域的設計通常喜歡用這種方法。

2、加強件的使用，這種方法要增加零件數量、成本及重量，付出的代價較大，這種結構在中通道下方、AB柱區域應用廣泛。

3、材料升級，使用強度和剛度更高的材料，可有效改善結構剛度不足的問題。缺點是容易造成剛度分布不均，局部剛度過大或過小。這一優化方式在縱梁區域、座椅橫梁等區域應用較多。

4、增加焊點數量、焊點布置的數量及位置的合理性，往往對彎扭剛度的影響很大。

話不多說，上個實例，針對某SUV車型進行剛度分析。

分析結果雲圖，K值為10900N/mm（SUV定義起碼會超過12000N/mm）

明顯剛度不足，經過分析，應變能主要儲存在前後輪罩位置處，能量越多，剛度越弱，所以将此處的局部結構進行優化，以增強局部剛度。

找到原因了，但出于嚴謹的态度，要憋住不笑，不能太樂觀，現在是追求真因的年代，鬼知道這是不是真因呢，誰知道其他點會不會出現幺蛾子。然後咋辦呢。優化結構，增強局部剛度。

方法：

采用上述的（1）（4），優化下圖中深綠色零件結構，深綠色零件（塔座、前輪罩，通過了解，每個件在每個公司叫法都會有差異，還有不同稱呼，歡迎來拍）的邊緣延伸至懸挂安裝孔的邊緣，并且增加了焊點的數量，加強了亮綠色零件和深綠色零件的連接強度。

優化後重新進行分析，得到結果令人驚喜，達到了12120N/mm。這時候可以笑了。

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