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1、白车身刚度强度试验,11级车辆2班 刘宗阳 郭逢炜 王瑞禛,白车身弯扭特性对普通乘用车的重要性,对车身结构功能可靠性的影响普通乘用车车身刚度直接影响普通乘用车车身的功能：整体刚度低，直接降低普通乘用车的承载使用性能；局部刚度低，使车身局部变形增加，降低局部安装能力：车身刚度低还会使窗口部分变形增大，造成车门、车窗、发动机舱、行李舱开关困难，还会降低防尘、防雨的密封性。,白车身弯扭特性对普通乘用车的重要性,白车身弯扭特性对普通乘用车的重要性,对车身结构安全性的影响车身刚度直接影响车身的结构安全性：车身结构设计要求在碰撞中车身以预期的方式变形，吸收冲击动能，保证有限度的乘客安全空间的存在。其中，要
2、求发动机舱的刚度在发生碰撞时能最大限度地吸收碰撞的变形能；乘客舱的刚度尽量提高，保证乘客的安全空间。,白车身弯扭特性对普通乘用车的重要性,白车身弯扭特性对普通乘用车的重要性,对车身NVH（噪声、振动与声振粗糙度）性能的影响车身是一个多自由度的弹性系统，在外界的激励作用下将产生振动和无限多的固有振型，如果车身的整车刚度和局部刚度不合适，将会产生共振，使人体不适应，还会带来噪声和部件的疲劳损坏，破坏车身表面的保护层和车身的密封性，从而削弱抗腐蚀性能。,白车身弯扭特性对普通乘用车的重要性,白车身弯扭特性对普通乘用车的重要性,对车身轻量化的影响普通乘用车车身的轻量化可以用轻量化系数来衡量，该系数=白车
3、身质量(白车身静态扭转刚度车轮轮围面积)， 白车身静态扭转刚度与轻量化系数成反比。弯扭刚度还对白车身的材料有严格要求，对普通乘用车轻量化材料的选择有重要影响。而且，车身轻量化直接影响到普通乘用车的燃油经济性较好的车身刚度可以保证车身有较轻的质量，减少风阻系数等，有助于降低油耗，反之，如刚度不合理，难以保证车辆行驶的经济性，很难降低燃油消耗。,白车身弯扭特性对普通乘用车的重要性,试验对象准备,试验用白车身可包含对象为白车身本体、风窗玻璃(顶部风窗)、罩盖(及翼子板)、车门、保险杠及其支架、悬架和副车架。按零部件与总体刚度关系考虑的需要或者实际情况选择，具体如下。 a.带风窗玻璃(项部风窗)，不计
4、其他。 b.不装风窗玻璃、无四门两盖，装有翼子板、悬架(或带副车架)。 c.仅针对白车身本体 d.带风窗玻璃、两盖，不计其他等多种选择 。 安装固定方式一般有如下2种。 a.不安装前后悬架和前后桥，直接将支撑和加载装置安装在减振器、钢板弹簧、螺旋弹簧处。 b.安装前后悬架和前后桥，但弹性元件如减振器和弹簧需要刚性化或锁死，在轴头处加载。,试验对象载荷条件,(1)弯曲加载位置 在弯曲工况时，普通乘用车车身的弯曲刚度测量的加载位置通常有中央1点加载和按乘员、载荷加载2种方式 。 中央1点加载易于获得普通乘用车车身的弯曲刚度值，在简化情况下可假定车身整体是一根具有均匀弯曲刚度的简支梁，用中央1点集中
5、加载的方法求得前后轴间的弯曲刚度值。该点可以是前后轴中点连线的中间点、自车身质心、前座椅后横梁支承点连线的中点。普通乘用车车身弯曲刚度中央1点测量约束见图2。,试验对象载荷条件,按乘员、载荷加载。模拟自车身受力情况，分别在发动机舱、乘员舱(如各座椅位置）、行李舱等，进行分散加载。采取如下方式。 a.在车前盖、项盖、后盖上加载 。 b.在座椅固定处左右对称处加载 。 c.分别在前、后座椅和行李箱处施加载荷。 d.前、后排座椅对应门槛梁上的4点加载。 e.按一定的顺序在发动机舱、乘员舱、行李箱中加载 。 f.选择前排座椅中点或B柱连接线对应纵梁上的2点加载。 g.选择前、后柱中点连线的中点所在横向
6、截面上的2点加载(间距：座椅中点)。 h选择前座椅后横梁所在横向截面上的2点加载。 i选择前、后座椅中的4点加载。,试验对象载荷条件,(2)弯曲加载载荷 弯曲刚度测试的加载力值无通用做法，但加载力值中一般要考虑发动机总成及附件、变速器总成、空调系统、乘员质量、行李质量。 中央1点加载其弯曲载荷值可以取F=18 X乘员舱最大荷重 或按1 000、2 000、3 000 N等梯级载荷加载 。 按乘员载荷加载，以一定顺序和大小分别施加在发动机舱、乘员舱、行李箱中，加载大小考虑如下方面。,试验对象载荷条件,a.发动机舱加载值F1=发动机质量+变速器质量+空调质量 b.乘员舱加载值F2=1.8 X乘员舱
7、最大载荷或者乘客质量(60、120、180 kg) c.行李箱加载值F3=行李箱最大载荷。普通乘用车车身弯曲刚度按乘员载荷加载测量约束见图3。,实验用传感器的选择原则,传感器应满足动态范围宽、工作频段宽、低频性能好、灵敏度高、体积小、质量轻的要求。与传感器相连的信号传输线要处于免受扭力，拉压力的作用，以保证实验数据采集的准确度。,压力传感器,压力传感器一般是由过程连接元件、测量电路以及差压元件传感器组合而成的，它可以把接收到的液体和气体等等的压力信号有效地转换成为标准的电流信号，接着提供给调节器、记录仪以及指示报警仪来进行相关的过程、指示以及测量的调节。,陶瓷压阻压力传感器,工作原理： 传感器
8、是具有抗腐蚀性的，它没有经过液体的传递，所受到的压力是直接地作用在传感器陶瓷膜片的前表面上的，这时候，陶瓷膜片就会形成很微小的形变，而厚膜电阻则是印刷在膜片的背面上的，这样就可以连接成为一个惠斯通电桥。根据压敏电阻的压阻效应，可以让电桥形成一个具有高度线性的电压信号，它跟激隔爆温度变送器励电压成正比关系、跟压力也成正比关系。而标准的信号是以压力量程的不同为依据标定的，它能够跟应变式传感器互相兼容。 量程： 范围：030Mpa,基本特性： 陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40135，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度2kV，输出信号强，长期稳定性好。 精度：
9、精度等级：0.5级,陶瓷压阻压力传感器,陶瓷压阻压力传感器,扩散硅压力传感器,工作原理 扩散硅压力变送器通过温度传感器把温度信号变为电信号，再由前置放大器把此电信号放大滤波，送往CPU的A/D 转换模块进行模拟量到数字量的变换，最后由CPU进行数据处理并显示及PWM输出。原理框图如下：被侧介质-传感器-电子线路-输出信号 被测介质的压力直接作用于传感器的陶瓷/扩散硅膜片/上，使膜片产生与介质压力成正比的微小位移，正常工作状态下，膜片最大位移不大于0.025毫米，电子线路检测这一位移量后，即把这一位移量转换成对应于这一压力的标准工业测量信号。超压时膜片直接贴到坚固的陶瓷基体/扩散硅上，由于膜片与
10、基体的间隙只有0.1毫米，因此过压时膜片的最大位移只能是0.1毫米，所以从结构上保证了膜片不会产生过大变形，该传感器具有很好的稳定性和高可靠性。,量程： 测量范围：-100KPa60MPa 基本特性： 抗过载和抗冲击能力强，过压可达量程的数倍，甚至用硬物直接敲打测量元件也不致使其损坏，且对测量精度毫无影响。 稳定性高，每年优于0.1%满量程，这个技术指标已达到智能 型压力仪表水平；温度漂移小，由于取消了压力测量元件中的中介液，因而传感器不仅获得了很高的 测量精度，且受温度梯度影响极小。 精度： 精度等级：0.1级、0.2级、0.5级,扩散硅压力传感器,扩散硅压力传感器,白车身弯曲刚度试验的结果
11、评估,(1)在弯曲工况时，对于中央1点加载的情况可以比照简支梁进行核算 。普通乘用车车身弯曲刚度计算见图4。,白车身弯曲刚度试验的结果评估,白车身弯曲刚度试验的结果评估,式中，EI为普通乘用车车身弯曲刚度，N m ；F为等效载荷，N；L 为前后悬挂固定座支撑点纵向距离，m：b、a分别是前后支撑点与载荷的距离，m：Z为垂直方向弯曲挠度，m；X为计算Z值点到前支撑点与集中载荷的距离，m。,白车身弯曲刚度试验的结果评估,(2)按乘员、载荷加载的普通乘用车的白车身的弯曲刚度计算，简化为： 白车身的弯曲刚度=车身弯曲等效载荷F最大弯曲挠度Z。,白车身弯曲刚度试验的结果评估,按前述，中央1点加载所选择的点
12、处于小范围面积之内，在非严格选择条件下，试验中表现为1点。 按乘员载荷加载时，实际载荷落在普通乘用车纵梁、地板上，在车前盖、顶盖、后盖上加载与实际相差较远；以一定顺序和大小、分别在发动机舱、乘员舱、行李箱上加载，其步骤多且过程不便于控制，自车身刚性是其固有特性，没必要用多项试验结果来表征：其余2点、4点加载再简化一步，等效于中央1点加载。 由于载荷作用产生的局部变形对主要输出、测量点影响较小，因而可以等效选择中央1点加载，以1 000、2 000、3 000 N梯级加载。其中，1 000 N级别等同于白车身+发动机、行李质量，2 000 N级别等同于白车身+发动机、行李质量+2人质量，3 000N级别等同于白车身+发动机、行李质量+4人质量。 可以分别代表普通乘用车使用的3种典型工况。,
