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有限元法和车身设计 (1)

来源:小侦探旅游网
名词解释

白车身:由车身本体、开启件及其他可拆卸结构件组成的总成 腰线:位于侧窗下部,贯穿前后的造型特征线。 A柱(前立柱):支撑顶盖,安装风窗玻璃与前门的立柱。 B柱(中立柱):支撑顶盖或固定后门的中间立柱。 C柱(后立柱):车身后部支撑顶盖的立柱。 翼子板:位于车身两侧,遮盖车轮的车身外板 “牛腿”:底架纵梁两侧悬伸的横梁。

基础承载式:车身侧围腰线以下部分设计成车身的主要承载件,顶盖则考虑为非承载件的结构。 整体承载式:整个车身都参与承载的结构。 车身主图板:车身主要轮廓和结构的图板。 零线:(高度方向)满载时,车架纵梁的上翼缘面、地板平面或通过前轮中心的水平线。(宽度方向)汽车的纵向对称中心线。(长度方向)通过汽车前轮中心的垂线。 零平面:(高度方向)一般取沿车架纵梁上缘上表面平直且较长一段所在平面。(宽度方向)汽车的纵向对称中心平面。(长度方向)通过汽车前轮理论中心线并垂直于高度方向零平面的平面。

加法设计:使所设计结构强度控制在必要强度的下限,然后通过试验来补充强度不足之处的设计方法。 贝齐尔曲线:根据以“逼近”为基础的参数曲线表示法,创造了一种适合于汽车外形设计的系统。 第5/50/95百分位:是指有5%/50%/95%的人体身材尺寸小于此值。 车身侧壁的倾斜度:车门上、下槛边缘之间的间距。 低地板:城市大客车地板离地高度在500mm左右。 超低地板:城市大客车地板离地高度低于450mm。

一层半客车:车身高度介于单层和双层客车之间的客车,乘客区位于上方,驾驶区位于下方,与乘客区不重合。 R点:在总布置设计之初,先根据总布置的要求确定一个座椅调至最后、最下位置时的“胯点”。

H点:试制出样车后,将座椅调至最后、最下位置,把三维H点人体模型按照有关标准的规定安放在座椅上,测量“胯点”,即为H点。

H点人体模型:汽车设计与确定车身实际H点位置的人体模型。

驾驶员眼椭圆:驾驶员以正常的驾驶姿势坐在座椅中时,其眼睛位置在车身中的统计分布图形。

驾驶员手伸及界面:驾驶员以正常的驾驶姿势坐在座椅中、身系安全带、一手握住方向盘时另一手所能触及的最大空间界面。

流线:在气流中引入一条假想的曲线,认为它任何一点切线的方向都与该时刻气流质点速度向量的方向相同。 流谱:在某一瞬时的流场中,许多流线的集合。 气动力(F):将整个汽车外表面上压力合成而得到作用在汽车上的合力。 中线:汽车横截面中心点的联线。

前/后缘:中线与汽车前/后端面的交点。 弦线:前缘与后缘的连线。

拱度:中线弧线高度与弦长之比。

层流:当气流速度不很大时,附面层内各层间速度变化小,各层间是以不同速度错动的。 湍流:附面层各层间速度较大,整个附面层充满了涡流。

附面层:围绕着运动物体的一个相对薄的空气层内,气流速度有着急剧的变化,存在着速度梯度的气流层。

分离现象:从分离点起形成一个分离面,在分离面后部产生一个个涡旋,涡旋被外层气流带走,同时又从分离面上卷进新的涡旋以补充被带走的部分。这种现象称为分离现象。

分离点:当气流从凸起部分向凹下部分流动时,附面层内的气流速度变慢而使附面层内的气体“堆积”起来,并逐渐增厚,在距物体表面某一点处的气体粒子失去动量,速度为零。气流在这一点与表面开始分离,该点称为分离点。 有限元法:是一种把复杂的结构看成由有限个单元组成的整体的近似数值计算方法。 直刚法:直接形成总刚度矩阵。

移位模式:假定单元内任一点的位移是其坐标的某种函数 完备单元:满足条件1和2的单元。(条件1、2、3在问答题31) 协调单元(保续单元):满足条件3的单元。

完备的协调单元:满足条件1、2和3的单元,如采用线性位移模式。

双线性位移模式:固定X,是Y的线性函数固定Y,是X的线性函数,故称为双线性位移函数 绕结点平均法:把环绕某一结点的单元常应力加以平均,用以表示该结点的应力。 两单元平均法:把两相邻单元中的常应力加以平均,用来表示公共边界中点处的应力。 问答题

1、比较车身的承载类型:①有没有车架②车身是否承载

答:非承载式有车架,车架承载,车身几乎不承载;半承载式车身下部仍保留车架(一般称之为“底架”),车身承载部分弯曲和扭转载荷;承载式无车架,各杆件共同参与承载。 2、理想的侧撞特性是什么?

答:①足够大的刚度,车门和立柱不应发生大的变形②车门内板柔软或车门内侧装侧撞安全气囊 3、A区和B区怎么设计?

答:A区变形小,B区外柔内刚。 4、车身布置形式有几种?

答:5种。FR-发动机前置,后轮驱动;FF-发动机前置,前轮驱动;RR-发动机后置,后软驱动;MR-发动机中置,后轮驱动;4WD-四轮驱动。 5、如何降低地板高度?

答:减小车架纵梁高度;后桥上面的一段纵梁做成向上弯的形状;后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴。 6、动力总成位置由哪两个参数决定?

答:由曲轴中心线与发动机气缸体前端面的交点k和曲轴中心线的倾角α确定。 7、如何提高视野?

答:①升高座椅、减少座垫和靠背的倾角②座椅靠近汽车前端③加大车窗④降低窗台⑤减小风窗玻璃倾角,并尽可能靠近驾驶员的眼睛(≥80mm)⑥改善发动机罩和翼子板的形状⑦减薄立柱厚度并使其下端后移 8、凹顶盖和鼓起式顶盖有什么好处? 答:(凹)改善侧身视野性和将车门高度增大dHD值;(鼓起式)在外观上给人以浮雕式的美感,又能在结构上达到提高顶盖刚度的目的。

9、长途大客车为什么需要高地板化?

答:改善乘客视野、提高碰撞安全性和布置行李舱的需要。 10、车身的三种基本形式? 答:折背式、直背式和舱背式。 11、H点的作用。

答:①决定了与驾驶员操作方便、乘坐舒适相关的车内尺寸的基准②确定眼椭圆在车身中位置的基准点③影响到驾驶员的手伸及界面

12、如何降低气动升力?

答:①采用负迎角造型②汽车前端底部加扰流板③汽车地板向两侧略为翘起④汽车底板尾部向上翘起一个角度 13、各种汽车进出风口位置的确定。

答:轿车(进)发动机罩后部(出)后窗柱下部;大客车(进)前围及前风窗上部及车顶开设顶窗(出)后窗柱;轿车(进)平头-前围上部,长头-发动机罩后部(出)后窗柱下部或后门柱侧面 14、表面压强分布系数及作用?

答:系数,选定车身通风的进出口位置及估计通风量的依据。 15、风压中心与质心的关系会对汽车产生什么影响?

答:当风压中心在质心之前,横摆力矩会使汽车绕Z轴顺时针方向转动,即顺侧向风转动,进一步增强侧向风力的作用,使汽车失稳;若风压中心在质心之后,横摆力矩会使汽车逆时针方向转动,削弱侧向风力的作用,使汽车趋于稳定。

16、汽车造型设计五个任务是什么?

答:科学与艺术的结合、人机系统的协调、创造性、时尚性、经济性。 17、汽车外形的哪三要素?

答:形体构成、线形构成、装饰和色彩构成。 18、汽车造型发展史各阶段及代表车型。

答:马车型汽车-福特T型车,箱形汽车-意大利的阿尔法·罗密欧牌汽车,甲壳虫型汽车-大众牌1200型汽车,船型汽车-通用的雪佛兰·BELAIR2型轿车,鱼型汽车-福特·野马牌,楔型汽车-奥兹莫比尔·短剑牌汽车,未来汽车-通用

的AERO-2002型未来汽车。

19、对横风不稳定的有哪两个车型,本质区别是?

答:甲壳虫型(风压中心移到质心前面,详参第15题)和鱼型(汽动升力减小了附着力,出现发飘现象)。 20、求黄金分割比的比例规律和常见车型的黄金分割比例。 答:(AB/BC=BC/AC=0.618)

21、如何使汽车造型获得动感?

答:①汽车的外形与自然界运动物体的外形想像②使汽车具有流畅的线条和光顺的车身表面③强调水平线,削弱垂直线④运用不同的色彩和质感对比 22、常见车的一般色调?

答:红-消防车,黄-私人汽车或出租车,橙-工程车,蓝-冷藏车和长途车室内,绿-邮政车,紫-无,黑-政府官方和外宾汽车,白-救护车和卫生车、部分冷藏车,灰-仪器面板。 23、单元刚度矩阵的性质和系数的物理意义。

答:①是方阵,行数=结点力数=自由度数,列数=结点位移数=自由度数②反映了单元的固有性质③对称阵④奇异矩阵,即行列式=0

24、总刚度矩阵的性质。

答:①对称性②稀疏性③带状分布规律④奇异性 25、模型化的关键是什么?

答:选择合适的单元来模拟结构。 26、支承结构模似的原则是什么?

答:①有足够的约束,使结构不产生刚体运动②不能有多余约束,避免产生实际不存在的附加力。 27、有限元法的四类误差来源是什么?

答:①理论模型本身误差②建模误差③方程组求解过程的误差④软件系统的编程误差 28、检验计算结果正确的方法是什么?

答:①与解析解的比较②实验验证③与他人结果的比较

29、平面应力、平面应变问题位移分量、应变/力分量的区别? 30、典型单元结点的自由度数?(结点数/每个结点的自由度数) 答:杆(2/2),平面梁(2/3),空间梁(2/6),三角形:常应变(3/2),三角形:线性应变(6/2),矩形平面(4/2),矩形板(4/3),三角形板(3/3),矩形壳单元(4/5),四面体单元(4/3),棱柱体-实心固体单元(8/3)。 31、三个位移的收敛准则是什么?

答:①位移模式必须包含单元的刚体位移②位移模式必须能包含单元的常应变③位移模式在单元内要连续,并使相邻单元间的位移必须协调

32、矩形单元和三角形单元比较哪个精度更高? 答:矩形单元。(其它优点:单元数目更少。只适用于规则边界的情况。) 33、车身的地位

答;1、车身是汽车的四大部件之一;2、从工艺上看;冲压、焊接、涂装、总装这四大生产线都跟车身有关;3、从质量上看;客车、轿车和多数专用车,汽车车身的质量约占整车自身质量的40%-60%;4、从经济效益上看;车身高于底盘和发动机。因为,车身的设计水平和制造质量是畅销的关键;5、从节能、节材上看;车身的潜力更大;6、从修理工作量上看:车身约占30%;7、车身是汽车工业的重中之重。

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