现代汽车车身结构与设计

1.现代汽车车身主要设计内容

（1）车身安全结构设计。

（2）汽车造型设计，具有符合空气动力学规律的良好的气动外形。

（3）车身总布置设计，以人机工程学为基础的车身结构与功能设计。

（4）轻量化设计。

（5）绿色设计，设计阶段考虑对环境的影响因素和预防污染的措施。

2.现代汽车车身设计方法

（1）设计可行性有限元分析(www.xing528.com)

利用有限元方法进行车身计算。首先将汽车车身结构转换为有限元计算模型。即把车身实物（图样）抽象为一组由力学元件构成的模型，同时给出车身载荷的数学描述，即模型化。在结构简化过程中，必须坚持的总原则是：在尽可能如实反映汽车车身结构主要力学特性的前提下，力求用较少的单元和简单的单元形式。

（2）设计可靠性分析

目前，可靠性设计在各国都受到足够重视。日本断言今后世界产品的市场竞争点是可靠性，美国把可靠性列为企业的主要奋斗目标。

为保证车身结构设计的可靠性，通常需要对车身强度、刚度和模态进行可靠性分析。例如，建立轿车车身三维数据模型后，将材料属性、结构尺寸、外载荷等作为随机输入变量，将最大应力、最大位移值及功能函数作为输出变量，利用ANSYS软件中PDS模块对弯曲和弯扭两种典型工况下轿车车身强度和刚度可靠性进行分析，通过可靠性分析可以确定哪些随机输入变量对轿车车身结构强度和刚度影响较大，主要失效元有哪些，再与实际比较，从而可以为今后车身的设计、优化、缩短开发周期、降低开发成本等提供借鉴。

（3）优化设计

优化设计是一种规格化的设计方法，首先要求将设计问题按优化设计所规定的格式建立数学模型，选择合适的优化方法及计算机程序，然后再通过计算机计算，自动获得最优设计方案。例如，建立承载式客车车身骨架及顶盖蒙皮的有限元分析模型，并完成车身结构的参数优化设计。将车身结构总体积作为优化目标函数，以车身骨架主要型材的截面参数为设计变量，选择整车扭转刚度及车身低阶固有频率等构成约束条件，优化后对车身强度和刚度进行校核，以检验优化结果的合理性，确保客车在性能满足要求的前提下减轻车身自重。