SAEChinaJ0703轎車白車身輕量化設(shè)計(jì)方法

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1、中國汽車工程學(xué)會(huì)技術(shù)規(guī)范SAE-China J07032013轎車白車身輕量化設(shè)計(jì)方法Car Body-in-white Lightweight Design Method2014-09-22發(fā)布 2014-09-22實(shí)施中國汽車工程學(xué)會(huì) 發(fā)布SAE-China J07032013I目目 錄錄前前 言言.III轎車白車身輕量化設(shè)計(jì)方法轎車白車身輕量化設(shè)計(jì)方法.11 范圍.12 規(guī)范引用文件.13 術(shù)語和定義.14 技術(shù)要求.25 設(shè)計(jì)方法.26 輕量化白車身性能驗(yàn)證.67 車身輕量化效果評(píng)價(jià).9SAE-China J07032013III前前 言言本技術(shù)規(guī)范按照 GB/T1.1-2010標(biāo)準(zhǔn)化

2、工作導(dǎo)則 第一部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則要求起草。本技術(shù)規(guī)范針對(duì)白車身輕量化設(shè)計(jì)要求，對(duì)普通乘用車白車身的輕量化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了規(guī)范性的規(guī)定和說明，對(duì)普通乘用車白車身輕量化設(shè)計(jì)起引導(dǎo)作用，為不同車型的普通乘用車白車身的輕量化設(shè)計(jì)提供一種通用的方法，類似車型也可參照?qǐng)?zhí)行。本規(guī)范由汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟提出。本規(guī)范由中國汽車工程學(xué)會(huì)批準(zhǔn)。本規(guī)范由中國汽車工程學(xué)會(huì)歸口。本規(guī)范起草單位：吉林大學(xué)、長安汽車、一汽集團(tuán)、中國汽研等本規(guī)范主要起草人：王登峰、陳鑫、張君媛、陳書明、劉波、季楓、王傳青、曲興等本規(guī)范于 2014 年 9 月首次發(fā)布。SAE-China J07032013 1 轎車白車身輕量化設(shè)

3、計(jì)方法轎車白車身輕量化設(shè)計(jì)方法1 范圍本技術(shù)規(guī)范規(guī)定了轎車承載式白車身輕量化設(shè)計(jì)方法。本技術(shù)規(guī)范適用于轎車承載式白車身，類似車型（整車整備質(zhì)量小于3.5 t的其他乘用車）可參照?qǐng)?zhí)行。2 規(guī)范引用文件下列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，其隨后所有的修改（不包括勘誤內(nèi)容）或修訂版均不適用于本規(guī)范，但鼓勵(lì)根據(jù)本規(guī)范達(dá)成協(xié)議的各方研究使用這些文件最新版本的可能性。GB/T1.1-2010 標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫；GB/T 4780-2000汽車車身術(shù)語；GB11551-2003乘用車正面碰撞的乘員保護(hù)；GB20071-2006乘用車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)；GB

4、/T20913-2007乘用車正面偏置碰撞的乘員保護(hù)；SAE-China J07022013技術(shù)規(guī)范“普通乘用車白車身彎曲剛度測(cè)試方法”；SAE-China J07012013技術(shù)規(guī)范“普通乘用車白車身扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試方法”；3 術(shù)語和定義本規(guī)范所規(guī)定的術(shù)語和定義用于轎車白車身的輕量化設(shè)計(jì)，考慮到它們對(duì)主管部門、制造廠商和用戶具有實(shí)用價(jià)值，特規(guī)定下列定義。3.1 白車身白車身 (Body in White)本規(guī)范所定義的白車身相當(dāng)于國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4780-2000中定義的車身本體、即由車身結(jié)構(gòu)件與覆蓋件焊接或鉚接后不可拆卸的總成，不含四門兩蓋、門窗玻璃與可拆卸的副車架。3.2 白車身扭轉(zhuǎn)剛度白

5、車身扭轉(zhuǎn)剛度 （Tensional stiffness of BIW）白車身產(chǎn)生單位扭轉(zhuǎn)角所需要的外加扭矩，它表征了白車身抵抗扭轉(zhuǎn)彈性變形的能力。3.3 白車身彎曲剛度白車身彎曲剛度 （Bending stiffness of BIW）使白車身產(chǎn)生單位彎曲變形所需的彎矩，它表征了白車身抵抗彈性彎曲變形的能力。3.4 投影面積（投影面積（Projected area）指轎車前后輪距的平均值與軸距的乘積。3.5 一階靈敏度一階靈敏度（One-order sensitivity）指白車身的性能指標(biāo)，如彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、一階整體彎曲頻率、一階整體扭轉(zhuǎn)頻率等，相對(duì)白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量如板厚、梁截面面積和

6、形狀尺寸等的一階導(dǎo)數(shù)。SAE-China J07032013 2 3.6 一階相對(duì)靈敏度一階相對(duì)靈敏度(One-order relative sensitivity)指白車身的性能指標(biāo)，如彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、一階整體彎曲頻率、一階整體扭轉(zhuǎn)頻率等除以零件質(zhì)量后，相對(duì)于白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量如板厚、梁截面面積和形狀尺寸等的一階導(dǎo)數(shù)；4 技術(shù)要求4.1 基于正碰的白車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)基于正碰的白車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB11551-2003乘用車正面碰撞的乘員保護(hù)，進(jìn)行基于正面碰撞的白車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮白車身結(jié)構(gòu)的抗撞性評(píng)價(jià)指標(biāo)如前端壓潰量、白車身吸能量、防火墻侵入量和B柱加速度等，不

7、考慮車內(nèi)假人的傷害指標(biāo)。4.2 基于側(cè)碰的白車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)基于側(cè)碰的白車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB20071-2006乘用車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)，進(jìn)行基于側(cè)面碰撞的白車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮白車身結(jié)構(gòu)的抗撞性評(píng)價(jià)指標(biāo)如側(cè)面壓潰量、白車身吸能量、B柱加速度等，不考慮車內(nèi)假人的傷害指標(biāo)。4.3 基于偏置碰撞的白車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)基于偏置碰撞的白車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20913-2007乘用車正面偏置碰撞的乘員保護(hù)，進(jìn)行基于正面偏置碰撞的白車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮白車身結(jié)構(gòu)的抗撞性評(píng)價(jià)指標(biāo)如前端壓潰量、白車身吸能量、防火墻侵入量和B柱加速度等，不考慮車內(nèi)假人的傷害指標(biāo)

8、。5 設(shè)計(jì)方法5.1 白車身有限元建模白車身有限元建模5.1.1 網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分輕量化設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)白車身的網(wǎng)格劃分，主要用四邊形殼單元、三角形殼單元、焊點(diǎn)單元、剛性單元等單元來模擬，單元的平均尺寸不超過10mm。5.1.2 單元質(zhì)量控制單元質(zhì)量控制要求要求白車身有限元網(wǎng)格劃分時(shí)單元質(zhì)量控制基本要求如表5-1所示。表 5-1 白車身單元質(zhì)量控制要求控制量單元翹曲角單元長寬比雅可比四邊形最小內(nèi)角四邊形最大內(nèi)角三角形最小內(nèi)角三角形最大內(nèi)角三角形百分比要求20 度50.640 度135 度20 度140 度10%5.1.3 材料屬性材料屬性根據(jù)白車身各零件材料特性參數(shù)，輸入單元的材料屬性，包括密度、泊松

9、比、彈性模量、剪切模量、材料的本構(gòu)關(guān)系等。5.1.4 白車身質(zhì)量（白車身質(zhì)量（m）白車身有限元建模后的結(jié)構(gòu)質(zhì)量與白車身三維實(shí)體模型相比其質(zhì)量變化不應(yīng)超過5%，整車碰撞有限元模型總質(zhì)量變化不超過40kg。白車身的質(zhì)量應(yīng)在輕量化設(shè)計(jì)報(bào)告中注明。SAE-China J07032013 3 5.2 模型驗(yàn)證模型驗(yàn)證在進(jìn)行整車被動(dòng)安全性分析模型驗(yàn)證時(shí)，考慮到車身的四門兩蓋和門窗玻璃對(duì)整車被動(dòng)安全性仿真分析結(jié)果有重要影響，車身有限元模型中包含四門兩蓋和門窗玻璃模型。5.2.1 正碰模型驗(yàn)證正碰模型驗(yàn)證按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB11551-2003乘用車正面碰撞的乘員保護(hù)，進(jìn)行剛性壁障整車正面碰撞仿真分析，其假人傷害

10、指標(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求；提取白車身結(jié)構(gòu)抗撞性評(píng)價(jià)指標(biāo)，如前端最大壓潰量、B柱碰撞加速度曲線、防火墻最大侵入量、白車身吸能量曲線。5.2.2 側(cè)碰模型驗(yàn)證側(cè)碰模型驗(yàn)證按照GB20071-2006乘用車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)，進(jìn)行整車側(cè)面碰撞仿真分析，其假人傷害指標(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求；提取白車身結(jié)構(gòu)抗撞性評(píng)價(jià)指標(biāo)，如側(cè)面最大侵入量和侵入速度、B柱碰撞加速度曲線、白車身吸能量曲線。5.2.3 正面偏置碰撞模型驗(yàn)證正面偏置碰撞模型驗(yàn)證按照GB/T20913-2007乘用車正面偏置碰撞的乘員保護(hù)，進(jìn)行整車正面偏置碰撞仿真分析，其假人傷害指標(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求；提取白車身結(jié)構(gòu)抗撞性評(píng)價(jià)指標(biāo)，如前端最大壓潰量、

11、B柱碰撞加速度曲線、防火墻最大侵入量、白車身吸能量曲線。5.3 白車身結(jié)構(gòu)相對(duì)靈敏度分析白車身結(jié)構(gòu)相對(duì)靈敏度分析通過對(duì)白車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行相對(duì)靈敏度分析，找出對(duì)車身被動(dòng)安全性、剛度、NVH 性能不敏感，但對(duì)減重較敏感的設(shè)計(jì)變量（如板厚、梁的斷面形狀、尺寸等）；但用傳統(tǒng)的靈敏度分析方法確定優(yōu)化設(shè)計(jì)變量（如車身上一些小零件設(shè)計(jì)參數(shù)）時(shí)，往往出現(xiàn)某些零件對(duì)車身性能不敏感但對(duì)減重也不敏感的情況，這會(huì)給白車身輕量化設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)變量的選取帶來困難，因此本規(guī)范提出一種相對(duì)靈敏度分析方法。這種相對(duì)靈敏度分析方法就是用白車身的性能指標(biāo)，如彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、一階整體彎曲頻率、一階整體扭轉(zhuǎn)頻率以及白車身被動(dòng)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)

12、除以零件質(zhì)量后，相對(duì)于白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量如板厚、梁截面面積和形狀尺寸等的一階導(dǎo)數(shù)；利用相對(duì)靈敏度分析方法能快速、有效地確定出白車身輕量化設(shè)計(jì)變量，以便有效進(jìn)行白車身輕量化多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)。5.4 白車身輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)白車身輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)5.4.1 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)以白車身的質(zhì)量最小及正、側(cè)和偏置碰撞時(shí)B柱最大加速度最小等性能指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)。5.4.2 約束條件約束條件以白車身的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度，一彎和一扭頻率不低于要求的值，正碰和偏置碰撞的前端最大壓潰量、防火墻最大侵入量和白車身最大吸能量在某一范圍內(nèi)，以及側(cè)碰車門最大侵入量等為約束條件。5.4.3 設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量根據(jù)相對(duì)

13、靈敏度分析結(jié)果，以對(duì)白車身性能不敏感、但對(duì)質(zhì)量較敏感的白車身結(jié)構(gòu)零件板厚、梁截面面積、形狀（邊長和夾角）為備選設(shè)計(jì)變量，再根據(jù)白車身有限元模型的規(guī)模及計(jì)算機(jī)硬件SAE-China J07032013 4 條件，通過綜合權(quán)衡計(jì)算時(shí)間和輕量化效果，確定出對(duì)白車身減重最有效的設(shè)計(jì)變量個(gè)數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)。5.4.4 多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)本技術(shù)規(guī)范推薦的白車身輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法分為整體設(shè)計(jì)法和分段設(shè)計(jì)法兩種。5.4.4.1 整體設(shè)計(jì)方法整體設(shè)計(jì)方法整體設(shè)計(jì)方法是在白車身輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，利用多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法（或iSight、Optimus等軟件）和/或代理模型簡化分析方法，

14、通過綜合調(diào)用整車正、側(cè)和偏置碰撞仿真分析模型、白車身有限元模態(tài)分析模型和彎、扭剛度分析模型，進(jìn)行白車身結(jié)構(gòu)的輕量化多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)，一次確定出滿足約束條件要求，使各目標(biāo)函數(shù)最小的白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量。其多目標(biāo)優(yōu)化模型如圖5-1所示。圖 5-1 白車身輕量化多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)模型整體設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)流程如圖5-2所示。SAE-China J07032013 5 白車身有限元建模模型性能驗(yàn)證白車身結(jié)構(gòu)相對(duì)靈敏度分析白車身板件結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)變量提取白車身梁類零件形狀變量DOE分析白車身梁結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)變量提取白車身輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)或使用代理模型簡化優(yōu)化設(shè)計(jì)是否滿足設(shè)計(jì)要求？輕量化白車身性驗(yàn)證白車身輕量化

15、設(shè)計(jì)方案否是圖 5-2 白車身整體式輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程該方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要進(jìn)行重復(fù)多次的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，只需要一次收斂計(jì)算就可以得到使白車身同時(shí)滿足被動(dòng)安全性，剛度和模態(tài)性能要求的一組輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。其缺點(diǎn)是，計(jì)算工作量大、計(jì)算時(shí)間長，需要特殊的計(jì)算機(jī)硬件資源，同時(shí)需要有多目標(biāo)優(yōu)化軟件、有限元結(jié)構(gòu)分析軟件和被動(dòng)安全性分析軟件條件。在圖5-2中需要說明的是，由于形狀變量的相對(duì)靈敏度不能夠通過求導(dǎo)快速計(jì)算出來，需要通過DOE分析得到其貢獻(xiàn)度，并根據(jù)貢獻(xiàn)度的大小來提取相應(yīng)形狀設(shè)計(jì)變量。5.4.4.2 分段設(shè)計(jì)方法分段設(shè)計(jì)方法分段設(shè)計(jì)方法流程如圖5-3所示。它是把白車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階

16、段，即板類非安全件的輕量化設(shè)計(jì)與安全件和梁類零件的輕量化設(shè)計(jì)。這樣可以避免同時(shí)進(jìn)行過大的計(jì)算量和分析時(shí)間，對(duì)計(jì)算硬件資源要求也顯著降低。但由于白車身上的零件不是相互獨(dú)立的，一些零件不僅會(huì)影響白車身的剛度和模態(tài)，也會(huì)影響白車身的被動(dòng)安全性。這種分段式設(shè)計(jì)方法，在完成白車身安全件輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，安全件的結(jié)構(gòu)改動(dòng)可能會(huì)影響白車身的剛度、模態(tài)性能，需要多次反復(fù)修改白車身結(jié)構(gòu)并進(jìn)行性能驗(yàn)證。也會(huì)大大增加白車身總的輕量化設(shè)計(jì)方案的計(jì)算分析時(shí)間。SAE-China J07032013 6 模型驗(yàn)證白車身結(jié)構(gòu)相對(duì)靈敏度分析非安全件設(shè)計(jì)變量提取非安全件輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)安全件厚度設(shè)計(jì)變量提取非安全件輕

17、量化設(shè)計(jì)后模型用DOE進(jìn)行形狀設(shè)計(jì)變量提取安全件輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)輕量化白車身性能驗(yàn)證是否是否滿足設(shè)計(jì)要求？白車身輕量化設(shè)計(jì)方案是否滿足設(shè)計(jì)要求？否是V1V2V3-V4白車身有限元建模圖 5-3 白車身分段式輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程6 輕量化白車身性能驗(yàn)證6.1 輕量化白車身有限元建模輕量化白車身有限元建模把經(jīng)多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化得到的白車身優(yōu)化設(shè)計(jì)變量參數(shù)（如板厚、梁斷面形狀等）按照鋼板厚度規(guī)格和制造工藝要求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，得到白車身輕量化設(shè)計(jì)方案。根據(jù)該設(shè)計(jì)方案對(duì)白車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，如果所建白車身模型為全參數(shù)化模型，結(jié)構(gòu)修改十分方便、快捷；如果為非參數(shù)化模型，結(jié)構(gòu)修改較費(fèi)時(shí)。結(jié)構(gòu)修改后，按照5.

18、1的要求重新進(jìn)行白車身有限元建模。6.2 白車身剛度驗(yàn)證白車身剛度驗(yàn)證6.2.1 彎曲剛度彎曲剛度按照中國汽車工程學(xué)會(huì)技術(shù)規(guī)范普通乘用車白車身彎曲剛度測(cè)試方法中規(guī)定的約束、加載方式和彎曲剛度計(jì)算方法進(jìn)行白車身彎曲剛度仿真計(jì)算。6.2.1.1 白車身約束設(shè)置白車身約束設(shè)置在白車身與前后懸架減振器四個(gè)連接點(diǎn)處施加鉸接約束，相當(dāng)于約束白車身上四個(gè)連接點(diǎn)處的XYZ三個(gè)方向的移動(dòng)自由度如圖6-1所示。SAE-China J07032013 7 圖 6-1 計(jì)算白車身彎曲剛度時(shí)的約束方法6.2.1.2 白車身加載白車身加載在座椅安裝位置施加均布載荷的方式對(duì)白車身進(jìn)行彎曲剛度計(jì)算加載，施加的最大載荷為該車型

19、最大載客量乘以750N，并向上圓整至1000N的整數(shù)倍。6.2.1.3 白車身最小彎曲剛度計(jì)算白車身最小彎曲剛度計(jì)算當(dāng)在白車身上施加最大均布載荷時(shí)，提取白車身上的最大垂向位移值，并按(6-1)式計(jì)算出白車身的最小彎曲剛度。 KBmin=F/S (6-1)式中：KBmin白車身最小彎曲剛度，N/m；F施加到白車身上的最大載荷，N；S白車身的最大垂向位移值，m。6.2.1.4 白車身彎曲剛度評(píng)價(jià)白車身彎曲剛度評(píng)價(jià)計(jì)算得到輕量化白車身的最小彎曲剛度，應(yīng)該滿足該車型白車身彎曲剛度設(shè)計(jì)要求，如果不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)根據(jù)白車身彎曲剛度的相對(duì)靈敏度分析結(jié)果，減少對(duì)白車身彎曲剛度較敏感的輕量化設(shè)計(jì)變量的結(jié)構(gòu)修改

20、，重新進(jìn)行彎曲剛度計(jì)算，直至滿足設(shè)計(jì)要求。6.2.2 扭轉(zhuǎn)剛度扭轉(zhuǎn)剛度按照中國汽車工程學(xué)會(huì)技術(shù)規(guī)范普通乘用車白車身扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試方法中規(guī)定的約束、加載方式和扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算方法進(jìn)行白車身扭轉(zhuǎn)剛度仿真計(jì)算。6.2.2.1 白車身約束設(shè)置白車身約束設(shè)置在白車身與后懸架減振器二個(gè)連接點(diǎn)處施加鉸接約束，相當(dāng)于約束其二個(gè)連接點(diǎn)處的XYZ三個(gè)方向的移動(dòng)自由度，對(duì)前懸架減振器與白車身二個(gè)連接點(diǎn)進(jìn)行剛性連接，約束其中點(diǎn)處的XYZMyMz五個(gè)自由度，只保留其繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度Mx，如圖6-2所示。圖 6-2 計(jì)算白車身扭轉(zhuǎn)剛度時(shí)的約束方法SAE-China J07032013 8 6.2.2.2 白車身加載白車身加載

21、采用在白車身與前懸架減振器連接點(diǎn)施加垂向集中反向載荷的方式對(duì)白車身進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算加載，載荷大小為該車型滿載時(shí)前軸荷的1/2，并向下圓整至1000N的整數(shù)倍，加載方式如圖6-3所示。圖 6-3 計(jì)算白車身扭轉(zhuǎn)剛度時(shí)的加載方式6.2.2.3 白車身最小扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算白車身最小扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算當(dāng)在白車身上施加最大扭轉(zhuǎn)載荷時(shí)，提取白車身上二個(gè)加載點(diǎn)處的最大垂向位移值U1和U2，并按(6-2)式計(jì)算出白車身的最小扭轉(zhuǎn)剛度。 (6-2)TminFBK=式中：KTmin白車身最小扭轉(zhuǎn)剛度，Nm/deg） ；F施加在白車身上的垂直載荷，N；B兩加載點(diǎn)之間的距離，m； 白車身前后軸間相對(duì)扭轉(zhuǎn)角度，deg；如圖6-4

22、所示。圖 6-4 白車身前后軸間相對(duì)扭轉(zhuǎn)角示意圖角的計(jì)算如式（6-3）所示。 （6-3）|1|2|arcUUtgB式中：U1左側(cè)加載點(diǎn)處的垂向位移，m；U2右側(cè)加載點(diǎn)處的垂向位移,m；SAE-China J07032013 9 6.2.2.4 白車身扭轉(zhuǎn)剛度評(píng)價(jià)白車身扭轉(zhuǎn)剛度評(píng)價(jià)計(jì)算得到的輕量化白車身最小扭轉(zhuǎn)剛度，應(yīng)該滿足該車型對(duì)白車身扭轉(zhuǎn)剛度的設(shè)計(jì)要求。如果不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)根據(jù)白車身扭轉(zhuǎn)剛度的相對(duì)靈敏度分析結(jié)果，減少對(duì)白車身扭轉(zhuǎn)剛度較敏感的輕量化設(shè)計(jì)變量的結(jié)構(gòu)修改，重新進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算，直至滿足設(shè)計(jì)要求。6.3 白車身一彎和一扭頻率驗(yàn)證白車身一彎和一扭頻率驗(yàn)證對(duì)輕量化后的白車身有限元模型進(jìn)

23、行模態(tài)分析，計(jì)算其一彎、一扭固有振動(dòng)頻率，該一彎、一扭頻率應(yīng)該滿足對(duì)該車型白車身振動(dòng)特性設(shè)計(jì)要求。如果不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)根據(jù)白車身一彎、一扭頻率的相對(duì)靈敏度分析結(jié)果，減少對(duì)白車身一彎、一扭頻率較敏感的輕量化設(shè)計(jì)變量的結(jié)構(gòu)修改，重新進(jìn)行白車身的模態(tài)分析和比較，直至滿足設(shè)計(jì)要求。6.4 汽車被動(dòng)安全性驗(yàn)證汽車被動(dòng)安全性驗(yàn)證6.4.1 汽車正碰被動(dòng)安全性驗(yàn)證汽車正碰被動(dòng)安全性驗(yàn)證按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB11551-2003乘用車正面碰撞的乘員保護(hù)規(guī)定的試驗(yàn)方法，進(jìn)行整車正面碰撞仿真分析，車內(nèi)假人的傷害指標(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求；如果不滿足正碰被動(dòng)安全性要求，應(yīng)根據(jù)白車身正碰安全件（前保險(xiǎn)杠防撞梁、吸能盒、前縱

24、梁等零部件）的相對(duì)靈敏度分析結(jié)果，減少對(duì)白車身正碰安全件較敏感的輕量化設(shè)計(jì)變量的結(jié)構(gòu)修改，重新按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB11551-2003進(jìn)行正碰仿真分析和比較，直至滿足正碰被動(dòng)安全性要求。6.4.2 汽車側(cè)碰安全性驗(yàn)證汽車側(cè)碰安全性驗(yàn)證按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB20071-2006乘用車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)規(guī)定的試驗(yàn)方法，進(jìn)行整車側(cè)面碰撞仿真分析，車內(nèi)假人的傷害指標(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求；如果不滿足側(cè)碰被動(dòng)安全性要求，應(yīng)根據(jù)白車身側(cè)碰安全件（B柱、門檻梁、車門防撞橫梁等零部件）的相對(duì)靈敏度分析結(jié)果，減少對(duì)白車身側(cè)碰安全件較敏感的輕量化設(shè)計(jì)變量的結(jié)構(gòu)修改，重新按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB20071-2006進(jìn)行側(cè)碰仿真分析和比

25、較，直至滿足側(cè)碰被動(dòng)安全性要求。6.4.3 汽車正面偏置碰撞安全性驗(yàn)證汽車正面偏置碰撞安全性驗(yàn)證按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20913-2007乘用車正面偏置碰撞的乘員保護(hù)規(guī)定的試驗(yàn)方法，進(jìn)行整車40%正面偏置碰撞仿真分析，車內(nèi)假人的傷害指標(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求；如果不滿足正面偏置碰撞被動(dòng)安全性要求，應(yīng)根據(jù)白車身正面偏置碰撞安全件（前保險(xiǎn)杠防撞梁、吸能盒、前縱梁等零部件）的靈敏度或相對(duì)靈敏度分析結(jié)果，減少對(duì)白車身正面偏置碰撞安全件較敏感的輕量化設(shè)計(jì)變量的結(jié)構(gòu)修改，重新按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20913-2007進(jìn)行整車40%正面偏置碰撞仿真分析和比較，直至滿足整車正面偏置碰撞被動(dòng)安全性要求。7 車身輕量化

26、效果評(píng)價(jià)7.1 白車身輕量化評(píng)價(jià)方法白車身輕量化評(píng)價(jià)方法對(duì)于滿足第6部分性能驗(yàn)證后的輕量化白車身，用白車身輕量化系數(shù)作為白車身輕量化效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)其輕量化設(shè)計(jì)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，白車身輕量化系數(shù)LBIW的計(jì)算公式為：SAE-China J07032013 10 103 （7-1）BIWBIWTMLC A式中：MBIW白車身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，kg；CT白車身的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度，不含四門兩蓋、門窗玻璃與可拆卸的副車)/(m N架。A四輪間的垂向投影面積（即前、后輪平均輪距乘以軸距） ，m2；如圖 7-1 所示。圖 7-1 四輪間的垂向投影面積7.2 輕量化效果評(píng)價(jià)輕量化效果評(píng)價(jià)得到白車身的輕量化系數(shù) LBIW

27、應(yīng)該滿足對(duì)白車身輕量化目標(biāo)的要求，如果不滿足要求，可以進(jìn)一步用高強(qiáng)或輕質(zhì)材料進(jìn)行正、側(cè)碰安全件及其他零部件替代，然后按照第 5 和 6 部分規(guī)定的方法重新進(jìn)行白車身結(jié)構(gòu)的相對(duì)靈敏度分析與輕量化多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)，直至滿足輕量化目標(biāo)要求。書是我們時(shí)代的生命別林斯基書籍是巨大的力量列寧書是人類進(jìn)步的階梯高爾基書籍是人類知識(shí)的總統(tǒng)莎士比亞書籍是人類思想的寶庫烏申斯基書籍舉世之寶梭羅好的書籍是最貴重的珍寶別林斯基書是唯一不死的東西丘特書籍使人們成為宇宙的主人巴甫連柯書中橫臥著整個(gè)過去的靈魂卡萊爾人的影響短暫而微弱，書的影響則廣泛而深遠(yuǎn)普希金人離開了書，如同離開空氣一樣不能生活科洛廖夫書不僅是生活，而且是現(xiàn)在、過去和未來文化生活的源泉 庫法耶夫書籍把我們引入最美好的社會(huì)，使我們認(rèn)識(shí)各個(gè)時(shí)代的偉大智者史美爾斯書籍便是這種改造靈魂的工具。人類所需要的，是富有啟發(fā)性的養(yǎng)料。而閱讀，則正是這種養(yǎng)料雨果