徐云峰

基于Nastran的某SUV白车身NVH性能仿真研究

徐云峰

（江铃汽车股份有限公司 产品开发技术中心，江西 南昌 330001）

白车身是SUV重要组成部分，对整车性能有重要影响，文章针对某SUV车型白车身进行了CAE模态和刚度及NTF分析，结果表明，此SUV白车身NVH性能满足目标要求。

SUV；白车身；NVH性能

1 引言

随着国家经济高速发展，人民的生活水平日益提高，乘用车尤其SUV销量也得到快速发展，与此同时，人们对于SUV的舒适性要求也越来越高。白车身是整车重要组成部分，其结构性能优越与否，直接影响整车舒适性、安全性和耐久性，同时，在载荷作用下，白车身刚度不足会导致车身系统产生大变形，出现共振问题，[1-3]故研究白车身NVH性能具有重要的价值和意义。

本文研究源于某新平台SUV需开发白车身，需确保其NVH性能满足设计目标要求，通过有限元方法分析方法手段，基于Hyperworks及Nastran软件，对某城市型SUV白车身进行了CAE模态分析、弯曲和扭转刚度分析、NTF分析，CAE分析结果表明此SUV车型白车身NVH性能满足目标，对该SUV车型白车身系统性能提供了设计参考，最终通过了路试考核。

2 白车身CAE模态分析

2.1 白车身FEA模型

本文采用有限元软件Hyperworks对某SUV白车身系统进行了建模，网格大小为8mm，对应材料为DC系列钢材，模型质量为370kg，有限元模型如图1所示。

图1 某SUV的白车身FEA模型

2.2 白车身CAE模态分析

本文分析了某SUV白车身自由模态，提取了白车身前六阶模态，分析结果如图2所示，其中1阶整体扭转频率为26.7Hz，2阶后端扭转频率为32.2Hz，3阶前端横摆频率为35.9Hz，4阶前端弯曲频率为40.5Hz，5阶顶棚扭转频率为44.1Hz，6阶地板呼吸频率为46.2Hz，汇总如表1，均满足大于24Hz设计目标。

表1 某SUV白车身模态分析结果表

3 白车身CAE刚度分析

3.1 白车身CAE弯曲刚度分析

本文对某白车身进行了弯曲刚度分析，边界条件如图3所示，约束前端Z向平动自由度，约束后端三向平动自由度，施加扭矩T=3000Nm。

图3 白车身扭转刚度分析边界条件示意图

本文对某白车身进行了弯曲刚度分析，分析结果如图4所示，经计算得到白车身纵梁Z向变形量为0.219mm，弯曲刚度为20283N/mm，大于设计目标值18000N/mm，满足要求。

图4 白车身弯曲刚度分析结果

3.2 白车身CAE扭转刚度分析

本文对某白车身进行了扭转刚度分析，边界条件如图5所示，约束前端Z向平动自由度，约束后端三向平动自由度，在白车身纵梁加载Z向F=2224N。

图5 白车身扭转刚度分析边界条件示意图

本文对某白车身进行了扭转刚度分析，分析结果如图6所示，经计算得到某SUV白车身第二悬置与第四悬置对应断面相对扭转角0.0036rad，白车身扭转刚度为815KN.m/rad，满足目标。

图6 白车身扭转刚度分析结果

4 白车身CAE_NTF分析

本文对某白车身进行了NTF分析，在发动机悬置点、前悬及后悬弹簧位置点各方向施加单位力激励，在主驾乘员左耳获得噪声响应曲线，截取频率段为0-300Hz，边界条件如图7。

图7 白车身NTF分析边界条件

本文按照上述边界条件，得到图8的白车身NTF分析结果，从X/Y/Z三向响应结果分析，响应值都基本处于55dB以下，满足设计目标。

5 结论

本文基于Hyperworks和NASTRAN有限元仿真分析软件，对某SUV白车身系统进行了CAE自由模态分析、弯曲和扭转刚度分析及NTF分析，结果表明：

（1）白车身系统前六阶模态都大于24Hz，满足设计所需避频目标；

（2）白车身弯曲刚度为20283N/mm，大于设计目标值18000 N/mm，扭转刚度为815KN.m/rad；

（3）白车身NTF三向响应结果基本都处于55dB附近及以下，满足设计目标。

[1] 鲍娣.某SUV白车身结构性能分析及可靠性优化设计[D]安徽:合肥工业大学,2019.

[2] 蔡智清.某SUV白车身刚强度分析及优化[D]山西:中北大学,2018

[3] 孙锦涛.某型SUV全承载式车身结构优化研究[D]江西:南昌大学, 2014.

Simulation Research on NVH Performance of a SUV BIW based on Nastran

Xu Yunfeng

( Product Development & Technical Center, JiangLing Motors Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330001 )

BIW (body in white) is an important part of SUV, which has an important impact on the performance of the whole vehicle. In this paper, CAE modal analysis, stiffness analysis and NTF analysis are carried out for BIW of a SUV. The results show that the NVH performance of BIW meets the target requirements.

SUV; Body-in-white; NVH performance

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.031

U467

B

1671-7988(2021)04-102-03

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1671-7988(2021)04-102-03

徐云峰，就职于江铃汽车股份有限公司产品开发技术中心。