低速电动车白车身强度分析与优化设计

孙于胤 周玉军 李喜全

（隆鑫通用动力股份有限公司，重庆 400052）

摘 要：本文运用多体动力学软件对针对该车制定的工况进行计算，求得边界载荷，采用惯性释放的方法进行强度分析，针对分析结果对某些零部件壁厚进行优化，对优化后的白车身进行了强度效核。结果表明优化后的白车身满足强度要求，达到减重、降低成本的目的。 关键词：多体动力学；惯性释放；白车身；强度分析；优化设计 1 前言

低速电动车的承载式白车身是连接前/后悬挂、副车架、蓄电池及电动机等零部件的关键结构部件，由于其特殊的结构特性及用途，其分析工况与传统汽车具有一定差异性。在运用有限元分析方法评价其结构强度中，能确定与实际使用工况对应的边界载荷，可以更好的制定合理的优化方案。 2 白车身有限元模型

白车身主要是采用冷轧薄钢冲压成型，通过点焊组合而成。白车身有限元模型由抽中面后的壳体结构和点焊单元组成。

图1 白车身有限元模型

该模型Quad4单元399303个，Tria3单元22037个，壳单元总和421340个，点焊单元2283个。 3 分析工况

由于白车身在道路上所受到的激励主要来自簧下质量的反馈，常见的市区道路主要有颠簸路、减速带、起伏路等，经过综合分析后，确定了以下整车行驶工况。

表1 车辆使用工况

工况 弯曲 制动 转弯 扭转 说明 整车在正常直线起伏道路上行驶 整车以最大减速度制动 整车以一恒定车速和弯道下行驶 整车在极限扭转道路上以一恒定车速行驶

根据行驶工况，经过多体动力学软件计算后得到边界载荷：

弯曲 制动 转弯 扭转 图2 边界载荷

4 白车身强度分析

工况 整体应力云图 工况 整体应力云图 弯曲 制动 转弯 扭转 图3 白车身强度分析结果

从分析结果可看出，不同工况白车身结构应力集中部位不一，如下表所示：

表2 白车身分析结果统计

工况 弯曲 制动 结构应力集中部件 低速后地板横梁连接板 前挡板下横梁 安全系数 2.3 1.5 转弯 扭转 低速后地板横梁连接板 低速后地板横梁加强板 后悬安装板 2.7 1.2 1.2 在弯曲、制动、转弯正常工况下，白车身结构安全系数较高，可进行优化设计。 5 应变测试

针对白车身原结构强度分析结果，采用应变测试的方法，对应力集中点进行贴应变片进行验证。

图4 应力集中点位

图5 试车场环境

鹅卵石路面 搓衣板路面 扭曲路面

图6 测试数据

经过对比分析，测试数据与强度分析结果吻合度较好，证明了CAE分析方法的正确性。 6 优化方案

根据白车身在各工况下的结构属性，减重优化方案如下：

表3 零部件减重明细表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 零部件名称 前地板本体 前挡板 左尾灯安装板 左侧围内板后部本体 左后围连接板 左侧副车架加强件挡件 前顶横梁 右尾灯安装板 充电口盒 右侧围内板后部本体 右后围连接板 右侧副车架加强件挡件 左A柱下内板后段 右A柱下内板后段 左纵梁盖板 右纵梁盖板 左后流水槽本体 右后流水槽本体 低速左门槛前段 低速右门槛前段本体 低速前地板横梁 左纵梁 右纵梁 左侧围外板补板 A柱加强板本体 左侧围内板后部本体加强板 左侧围C柱内板加强板 左B柱中加强板 右侧围外板补板 右A柱加强板本体 原壁厚 （mm） 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 1 1 1 1 1 1 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 优化后壁厚 （mm） 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 31 32 33 右侧围内板后部本体加强板 右侧围C柱内板加强板 右B柱中加强板 1.2 1.2 1.2 1 1 1 白车身原状态重量为144kg，优化后重量为135kg，重量降低了9kg，降幅6.3%。 7 优化方案强度效核

针对优化后的白车身方案进行强度效核，结果如下：

工况 整体应力云图 工况 整体应力云图 弯曲 制动 转弯 扭转 图7 白车身优化方案强度分析结果 表4 白车身优化方案分析结果统计 工况 弯曲 制动 转弯 扭转 结构应力集中部件 低速后地板横梁连接板 前挡板下横梁 低速后地板横梁连接板 低速后地板横梁加强板 后悬安装板 安全系数 2.2 1.2 2.5 1.2 1.2 从强度效核结果可以看出，优化后白车身结构满足使用要求。 8 结束语

通过多体动力学软件对制定的道路工况进行模拟，计算出边界载荷。采用惯性释放的方法对原状态白车身进行强度分析，结果表明原状态白车身结构安全系数较高，具有一定的优化空间。与此同时为了验证原状态白车身强度分析结果进行了应变测试，结果表明测试数据与强度分析结果吻合度较好，证明了CAE分析方法的正确性。最后对优化后白车身进行了强度效核，保证了优化方案满足使用要求。最终达到了减重、降低成本的目的。

参考文献：

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Analysis and optimization of white body strength of low speed electric vehicle

SUN Yu-yin，ZHOU Yu-jun，LI Xi-quan （loncin Co.，Ltd.，Chongqing 400052）

Abstract：In this paper, using multibody dynamics software for calculation, in view of the working condition of the vehicle of boundary load, is obtained using the method of inertial release on strength analysis of wall thickness are optimized based on results of the analysis of some parts, on the white body for the strength of the optimized effect.The results show that the optimized white body meets the requirements of weight loss and cost reduction. Key

words：Multibody

dynamics;Inertia

release;White

body;Strength

analysis;optimization design