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利用RADIOSS软件对某车型车顶强度分析
袁刘凯 张汤赟
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本文以某车型的白车身为研究对象，根据GB 18986-2003《轻型客车结构安全要求》中关于汽车上部结构强度的要求，利用HyperMesh软件进行前处理，建立了白车身的有限元模型，利用RADIOSS软件中的显式计算模块对某车型车身上部结构强度进行分析，为车身设计部门提供有力的技术支持，显著提高了设计水平，并为后续的实验验证打下了基础。
1 概述
机动车辆类强制性认证实施规则第01-18条要求，M2类和M3类中的A级和B级单层客车(不含卧铺客车)的客车结构应符合GB 18986-2003《轻型客车结构安全要求》的要求；其他乘员数大于22人(车长大于7米)的单层客车的客车结构应符合GB 13094-2007《客车结构安全要求》的要求。通过试验检验车辆性能，不但需要支付试验费用，还要支付车辆本身的费用和试验后的维修费用。所以，为了节约开支，企业更青睐于采用计算机模拟的方法。为了解现有某车型的客车上部结构强度状况，以某车型进行客车上部结构强度的计算分析，以根据计算结果分析决定是否需要对实车进行认证实验。
2 有限元分析过程
车身上部结构强度分析(与车顶压溃分析类似)中的材料必须考虑材料非线性，此材料参数需通过材料拉伸试验获得。需要根据国家标准《GB/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法》，车身本体的主要材料(如DC03，B170P1，HSA340等)进行了拉伸试验，从而获得车身材料的应力应变曲线。
材料拉伸试验是得到材料的的名义应力-应变曲线数据，计算中需要的是材料真实应力-应变曲线数据，故还需要对数据进行处理。
名义应力、应变与真实应力应变之间的关系式为：

（图片）

利用EXCEL计算得到能够直接用于计算模型的材料真实应力一应变曲线数据EXCEL文件《材料应力应变曲线计算》。数据内容情况如图1所示。

（图片）

原白车身有限元NASTRAN格式模型，但此模型不能直接用于RADIOSS碰撞或压溃分析，需要按碰撞模型要求进行修改，主要的工作如下：
(1)修改网格尺寸，碰撞分析(显式计算)中对网格的最小尺寸有要求，必须将模型中尺寸检查小于4mm的单元全部修改；
(2)调整网格模型至所有零件无相交，无料厚方向的穿透(见图2)；

（图片）

(3)将有限元模型中原格式为CWELD的焊接单元全部删除，根据connecter生成适用于RADIOSS显式计算要求的SPRING2N格式(图3，图4)。

（图片）

约束车身底部安装位置，车顶用一个刚性大平板，以该车型整车最大设计总质量大小的载荷，向下车身顶部施加载荷。

（图片）

3 分析结果
计算持续了0.15秒，通过结果动画可以很显然看出，计算至0.06s左右时白车身就已经完成了最大屈服变形，随后0.09秒的时间都是在平衡位置反复震荡。

（图片）

车顶被刚性平板向下压缩了52mm。
4 分析结论
运用Altair的HyperMesh和RADIOSS软件对此车进行了车身顶部强度的模拟分析，通过分析结果显示，车身变形很小，变形没有侵入乘客生存空间，完全满足法规的要求。大大提高了客车产品的技术水平，保证车辆和乘客的安全将起到积极的促进作用。
5 参考文献
[1]黄金陵.汽车车身设计.北京：机械工业出版社,2008
[2]Altair HyperWorks User’s Manual 9/22/2012

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