一辆汽车的车身强度与什么有关?
来源:环球体育HQBET下载官网    发布时间:2023-11-25 18:21:43 |阅读次数:110

  其实一辆汽车的车身强度与车身材料选择、结构设计、零件的厚度、焊点布置等因素相关,其实车身不是追求越高的强度则越好,而是在车身结构下能合理的将能量传导或者吸收:其一,通过车身的地板和A/B/C柱将碰撞的能量进行传导,其二,通过前舱和防撞梁的溃缩结构将能量吸收,还有是满足车身的弯曲强度、扭转刚度、车身模态、结构强度、顶压强度等要求,同时在通过高强度材料和钣金壁厚增加的同时,还应该要考虑车身的轻量化,所以通常会借助CAE软件进行分析

  白车身是指已经焊接但是还没有涂装的车身,然而不涵盖四门和两个盖子的系统,但是也有主机厂通过工装夹具将四门两盖一起进行电泳,在车身涂装后会安装像内饰、座椅、挡风玻璃、地毯、内部嵌板等的内部零件,还有音响、接线、开关等电气和电子系统,再把像制动和悬架的底盘系统组装起来,最后装上像发动机和变速箱等动力装配系统,整个汽车就完成了。

  车身零件的各材料属性涵盖弹性模量、密度、泊松比、屈服强度等物理量。其中强度和屈服强度相关性较大。 下述为在白车身中会用到的一些材料,其中车身最常用的还是冷轧钢板DC01-06材料。

  关于B170P1、B210P1、B250P1的材料,它们是无间隙原子高强度冷轧钢,其优势为良好的高强度、冲压力、抗凹性,而且它的加工性能非常出色。

  关于B340LA、B410LA的材料:它们是低合金高强度钢,且韧性比碳结构钢更高,其优势为良好的冷热加工性能、焊接性能、耐腐蚀和抗老化性能,通常用在车身的结构件、强化的零件。

  关于B280_440DP、B340_590DP的材料:它们是两相高强度冷轧钢,如果两相钢由较低的曲强比,还有较高的加工硬化性能,在一样的屈服强度水准下,那么高强度的低合金具备高强度,这个是作为结构零件、加固零件、抗碰撞零件等的首选。

  关于DC01,它是冷轧钢板,其优势为良好的加工性能、机械性能,材料较光滑且美观;关于DC03 ,它侧重于冲压的一种材料,而DC04 一般用在深冲;还有DC05和DC06是用在特深冲,用于复杂的外观零件。

  关于SAPH370、SAPH400、SAPH440的材料,它们是汽车的结构钢,一方面具备高强度,另一方面具备一定的冷成形性能,通常用在汽车车架和车轮等。

  因为车门中的钣金件及其附件比较多,并且每个零件结构都很复杂,通常要对各零件去单独设计,那么车门设计在某些特定的程度上是独立的,然而因为车门的设计通常要考虑与门框、侧围、顶盖、翼子板等周边零件的搭接关系,毕竟它是和车身构成一个整体,它的设计优劣直接影响到车辆的安全性、刚强度、上下车的方便性、车身的密封性等方面的性能。

  车门门体的组成:车门外板和内板、车门防撞梁、车门加强板等零件,各个零件在汽车车门中的功能都最重要,而且还各不一样,其中车门外板必须要达到造型的要求,还有车门内板作为载体的功能零件,车门加强板是用来对局部刚强度进行提高的功能,车门防撞梁作为保证安全性的功能零件,其中对内外板零件的内容做展开。

  1)车门外板一般是通过厚度是0.65-0.85mm 的薄钢板去冲压而成的,因为它的加工表面的质量还有外形的要求,车门外板的设计通常要达到车身造型的要求,但是出于轻量化的安全性和侧面碰撞的要求,车门的外板还要由足够的刚度与强度。

  2)车门内板作为车门关键的支撑钣金件,一般由厚度是 0.7-0.85mm 的薄钢板拉伸来形成,为确保车门密封间隙和车门附件安装精度的要求,车门内板一定要具有足够的刚度,通常由加强筋和加强板来达到效果。

  在车门甚至车身的设计过程中,工程师会砍主断面对车门的结构进行设计,比如以重要的A柱位置的断面以例子进行设计。A柱的断面的截取位置:从垂直于前门玻璃泥槽左上方的位置,这个断面涵盖如下的内容:

  a)为考虑焊接与压条安装的要求,会把A 柱加强件、侧围外板、A 柱上内板的两侧搭接边宽度分别设计成14mm 和19.5mm,一定不可以小于14mm。

  b)前门外板和内板间以包边的方式结合,这个是为避免前门外板和内板间由于打焊点而引发车身外造型的破坏;

  当整个车身按照上述方式来进行设计好后,从经验角度误判判断车身的结构、材料选择、零件壁厚等的合理性,这样一个时间段要借助CAE去分析,以扭转刚度为例子展开。

  在整车在行驶过程中,因为路面的区别,车轮行驶过程中左右两侧车轮会所受力的大小和方向也不一致。此差异的受力让车身会出现扭转的变形,那么扭转刚度就是去抵抗这种扭转变形的能力

  通常在CAE软件中对车型来添加边界的条件,比如在白车身后端、减震器的安装处、左和右侧安装点处进行所有自由度的约束。

  再来看载荷加载的位置,这个需要按照主机厂的标准,这里是加载2000N·m的等效扭矩。通过计算后在前悬弹簧安装支座孔处施加的力是3540N。 下述为白车身扭转刚度分析边界条件的加载情况。

  由Nastran求解器来进行求解,以此获得扭转工况下白车身的位移云图,再通过Hyperview这个后处理软件进行云图的查看,还有结果测量获得白车身的相对扭转角,最终来计算出白车身在这个工况下的扭转刚度。

  按照白车身载荷和它的边界约束在白车身上加载2000 Nm 的扭矩,θ的意思是扭转角度,通过白车身扭转刚度 的公式,再把白车身扭转工况下前悬架和车身连接处的相对扭转角进行结合,最终得到如下的白车身扭转刚度。

  汽车在实际行驶的过程中,常见的工况是加速、紧急刹车、转弯等行驶情况,那么车身会出现一定的变形。因为惯性的效果,如果车辆质量越大,那么车身的变形越大。通过车身零件的很多材料属性用屈服强度、弹性模量、密度、泊松比等物理量来表示。

  关于DC01-06材料刚才也有所介绍,其中DC01为普通低碳冷连轧钢板,良好的机械性能和加工性能,DC03-06主要是根据冲压的深度情况来定义,它们都是白车身常用的零部件材料,下述为白车身常用DC材料的性能曲线。

  为了对车型白车身的强度进行考核,则对白车身强度分析采用惯性释放的方式,没有约束,最终得到下述静态载荷车身受力的情况。

  按照汽车白车身的工况分析情况,此车型的白车身最大应力云图和等效塑性应变云图如下。

  按照主机厂的标准,白车身强度需要满足的要求:常见工况最大应力低于屈服强度或等效塑性应变小于 0.2%,其他的工况等效塑性应变要低于 2%。按照这一个分析方法,上述的工况下变形要小于标准的要求,那么白车身强度才能说是满足技术的要求。

  如果无法达到标准,则回到白车身的零件和总成的设计本身,结合拓扑优化、多目标优化的方式去调整材料、钣金厚度、结构优化来得到合理且达标的车身强度。

  一台汽车车身结构主要由:白车身、车门、车窗、车前钣制件、车身内外装饰件和车身附件、座椅以及通风、暖气、冷气、空气调节装置等组成。其中,白车身是主要的部件,汽车车身强度要优秀,大多数表现在这白车身上。

  而车身强度,是指的就是车身抗扭刚度,说人话就是在碰撞中,强度越强,车辆越不容易发生变形破裂,是碰撞测试中很重要的指标。

  所以,为了让提高车身的强度,除了在车身增加高强度钢材以外,还会在车辆前后的防撞梁做文章。

  通常来说,防撞梁由主梁、吸能盒以及连接汽车的安装板组成,每个车子的设计理念不同,但是大致上都是呈现如下图所示的安装的地方和方式。

  在防撞梁的整体结构中,主梁承担主要的碰撞抵挡作用,随后吸能盒会将多余的力量吸收,直接分散到吸能盒整体进行溃缩,从而尽可能减小撞击力对车身纵梁的损害,通过这样就发挥了它对车辆的保护作用。

  当然单纯的提高材质强度,并不一定有用,就好比力的作用是相互的,只是单纯的做强材质而没有缓冲设计(吸能盒),会让力量更快速的传导,不但损伤车辆本身,有可能危害车舱内的人员。

  所以,现在有的厂家除了在防撞梁的长度和吸能盒大小及结构位置做设计以外,还会在防撞梁中增加泡沫板。

  泡沫板本身就是具有弹性的材质,除了能起到更好的缓冲作用,在碰撞时候因为泡沫板结构的原因,力会朝着整个泡沫板扩散碎裂,能起到非常好的吸能作用。

  另外,除了车身横纵梁,在新能源时代,也更加看中底盘的强度,因为有电芯在内,要更加加固底盘结构,所以会在传统的底盘结构中在增加加强筋,用来起到加固底盘和保护电池的作用。

  以搭载比亚迪的CTB底盘为例,抗扭刚度到达了40000nm的程度,已经堪比宝马7系的抗扭刚度值,这无疑是对车辆本身能起到更好的防护作用。

  当然,以上只是大致的介绍了车身的强度取决于什么,涉及到具体的还有很多方方面面的细节涉及,这里就不多展开了。

  一辆汽车的车身强度与使用的钢板材质和强度有关,所谓强度,包括静态强度和疲劳强度。材料表面抵抗开裂的能力,金属材料在外力作用下,抵抗永久变形和断裂的能力。

  静态强度是指车身自身原材料的选择,对应的是车身零部件能承受的最大应力,材料的倔服强度大于最大应力即可。

  疲劳强度指的是车辆完成耐久实验后的应力情况,是否有变形开裂,这个和车身的结构有关。

  车身强度可以简单地理解为车身抵抗外界损伤的能力,测试车辆强度最直接的方法就是汽车碰撞试验,目前,所有汽车都安装有安全车身结构,要求汽车发生碰撞时,前后碰撞区域会变形吸收撞击能量,中间的乘客舱必须要牢固可靠,保证乘客的生存空间,所以,有些车辆发生碰撞后看上去很可怕,但是,车内乘客却没有事,就是这一个道理。

  为了保证乘客舱的安全,汽车的ABC柱一定要采用高强度热成型钢,而汽车的前后部为了吸收冲击力,一般都会采用强度比相对较弱的材料。在日常维护中,一个简单的判别方法就是,热成型钢的零部件不能用电钻钻孔。

  至于硬度,就是金属材料表面抵抗硬物压入其表面的能力,材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。

  至于车身刚度,可以简单地理解为车身抵抗变形的能力,主要与车身的结构和制造工艺有关,刚性差的汽车在不平路面上行驶时,车身会发出各种异常噪音,或者是车门密封性变差。

  刚度是汽车车身设计的指标,是指在施加不会破坏车身的普通外力时,车身不易变形的能力,即恢复原始状态时的弹性变形能力。

  当汽车受到各种外力驱动时,就会变形。小程度的变形通常意味着良好的刚性和强度。立柱的刚度特别大程度上决定了车身的整体刚度,因此,在整个车身结构中,立柱是核心部件,它需要很高的钢度。

  比如说顶起一个轮子,或者是把汽车的一个轮子压得更高一些,然后看车身腰线是否还是一条直线,车门开关是不是顺畅。有些车型这样做后,车门都打不开,因此,车身刚性不好。

  很显然,刚度只是局部变形,而强度则是整体变形甚至是断裂,也就是说,当刚性被破坏到它的内部时,车身强度就被破坏了。

  车身强度是汽车设计中的一个主要的因素,它直接影响着车辆的性能和安全。然而,很多人不知道车身强度与什么有关?

  其实,车身强度并不是孤立存在的,而是与汽车结构、制造工艺等多个角度都有关系。车身强度不仅取决于材料的力学特性,还受到温度、湿度等环境条件的影响。这一些因素会导致车身变形,进而降低车身强度。在设计车辆时,应该充分考虑到车身强度这一因素,来保证车辆安全可靠地运行。

  除了以上提到这些,影响车身强度的因素主要还有结构设计、材料选择和制造工艺。其中,结构设计是决定整车性能的重要的条件之一。

  车辆在行驶过程中,随着负载的持续不断的增加,各个部件之间需要相互配合才能共同工作,因此如何使车体承受更高的压力并维持良好的稳定性成为设计者一定要考虑的问题。为了确认和保证车体的整体刚度,设计师会根据不同车型的要求来进行力学分析。

  另外,汽车制造厂家也会通过改进生产的基本工艺来提升产品质量,以使用户得到满足对车身质量的需求。除了结构设计外,别的方面也会影响车身强度:比如发动机功率、变速器挡位位置、轮胎规格等。这些参数都必然的联系到车体承载能力,进而影响车体的强度水平。

  车辆车身的强度和刚度主要是指车辆收到外部作用力撞击下所承受的力度,以及车辆相关的车身的钢材的性质。

  车身强度是指,在发生碰撞等对车身施加很大外力时车身不容易被损坏的能力。车身刚度是指在车辆的使用中受到不至于损坏车身的一般外力时车身不容易变形的能力。

  强度不足的车辆,在受力撞击的影响下。车身发生开裂、断裂,极度影响车内驾驶员以及乘坐人员的安全性能。

  刚度不足的车辆在使用中会发生吱吱声和高频振动声,车身开口部位发生变形,导致车门开闭困难、密封性下降。甚至车身刚度不足会影响车辆高速转弯时的稳定性。

  汽车的车身强度可以简单的理解为“汽车车身抵抗外力破坏的能力”,检验车身强度最直接的方法就是汽车碰撞试验。现在的汽车都采用的是安全式车身结构,这种结构要求汽车在发生碰撞时,前后碰撞区域会发生变形以吸收碰撞能量,而中间的乘员舱要坚固可靠,保证乘员的生存空间。所以,有些车发生碰撞后看起来惨烈无比,但车内的乘员却没有事,就是这一个道理。