隨著全球環(huán)保法規(guī)越來越嚴(yán)苛，對汽車的排放指標(biāo)也日趨嚴(yán)格，這就給汽車的設(shè)計和研發(fā)提出了更高的要求。一方面要保證車輛的性能越來越好，另一方面還要保證更少的CO2排放。因此，要求車輛設(shè)計要盡可能地輕，從而更大程度上減少油耗。對車輛減重來說，車身的減重一直是車輛研發(fā)中的重要課題。因為在車輛部件中，車身質(zhì)量幾乎占了整車總質(zhì)量的25%左右。車身減重的方案一般有減薄或者應(yīng)用新的不同的材料等，但是這些措施可能帶來潛在的結(jié)果：降低車身剛度。眾所周知，高車身剛度對多學(xué)科性能非常重要：NVH，舒適性，車輛動力學(xué)，等等。因此，車身減重設(shè)計需要考慮多種多樣的性能屬性，進(jìn)行多屬性的優(yōu)化，這就需要對車身設(shè)計提出多屬性平衡設(shè)計的目標(biāo)：NVH，舒適性，操縱性等。

本文概要地闡述車身柔性是如何影響車輛的行駛動力學(xué)性能的，包括主觀駕駛體驗。目前對于車身柔性對操縱性能的影響的研究并不是很多，沒有系統(tǒng)的測試和仿真技術(shù)，沒有建立車輛主觀評價和客觀測試之間的聯(lián)系，導(dǎo)致無法清晰地理解車身柔性和操縱性能之間的關(guān)系。西門子工程服務(wù)經(jīng)過多年的研究和積累，形成了一套完整的車身柔性技術(shù)研究解決方案，能夠更好地幫助客戶理解車身柔性和操縱性能之間的關(guān)系，同時對多屬性設(shè)計的目標(biāo)：NVH，舒適性，操縱性等進(jìn)行平衡和優(yōu)化分析。

01技術(shù)需求

西門子工程咨詢與服務(wù)之車身柔性技術(shù)可以滿足客戶以下技術(shù)需求：

1. 車身柔性與操縱性能的物理參數(shù)識別

2. 建立主觀和客觀參數(shù)之間的聯(lián)系

3. 開發(fā)一種更快的測試方法

4. 加大對低側(cè)向加速度性能的研究 (中心區(qū)域響應(yīng)分析)

5. 懸架非線性識別

圖1：車身柔性技術(shù)客戶需求

02方法和技術(shù)

通過Simcenter仿真與測試相結(jié)合，深入研究車身剛度與行駛動力學(xué)性能之間的關(guān)系，主要有兩種方法：

1. 基于應(yīng)變測量的懸架到車身時域載荷識別的試驗技術(shù)，設(shè)計修改對車身載荷的影響清晰可見，提供設(shè)計修改是如何影響行駛動力學(xué)性能變化的反饋。

圖2：車身時域載荷識別試驗技術(shù)

2. 將車身載荷與車身模態(tài)模型相結(jié)合，允許操縱過程中車身變形的可視化，分析車身變形的主要貢獻(xiàn)者-識別薄弱點，量化設(shè)計修改的影響。

圖3：車身載荷識別仿真技術(shù)

03解決方案和工程服務(wù)

基于Simcenter仿真和測試技術(shù)，西門子提供以下工程咨詢與服務(wù)技術(shù)方案：
1. 整車車身和底盤分析與評價    1）機(jī)構(gòu)識別:         a.關(guān)聯(lián)車身參數(shù) – 操縱性         b.車身客觀影響參數(shù)         c. 車身薄弱點    2) 競品車評價

         a. 參考載荷

         b. 車身參考信息

• 案例1：評估不同車身概念設(shè)計以更好地平衡車輛動力學(xué)和NVH性能

圖4：車身模態(tài)貢獻(xiàn)量分析

車身設(shè)計修改帶來的的明顯影響：減少總硬點偏移，這是通過顯著減少局部模態(tài)（局部柔性）貢獻(xiàn)量來實現(xiàn)的。

• 案例2：通過優(yōu)化車身特性提高車輛動力學(xué)性能，車身弱點分析, 車身設(shè)計修改定義和評估

圖5：車身模態(tài)，載荷與操穩(wěn)性能分析

• 案例3：識別車身剛度對主觀評價的影響，載荷和變形分析以識別車身剛度和車輛性能的機(jī)理

圖6：車身柔性對整車性能影響的主客觀評價

2. 車身剛度特性分析與評價

     1)量化車身剛度

        a. 車身整體和局部剛度

        b. 模態(tài)貢獻(xiàn)量分析

        c. 測試和有限元仿真對比分析

     2) 競品車評價

        a. 剛度特性分析

        b. 變形特性分析

提供如下車身剛度評價工程咨詢與服務(wù)：

圖7：車身剛度特性分析與評價

04總結(jié)

西門子工程咨詢與服務(wù)基于西門子數(shù)字化工業(yè)軟件Simcenter工具組合，利用仿真軟件Simcenter 3D和測試設(shè)備SCADAS以及Simcenter Test.Lab試驗分析軟件，融合多年來的研究和工程項目經(jīng)驗，通過快速測試評價車身設(shè)計修改和對標(biāo)，基于多體模型/CAE模型的車身柔性分析，識別主、客觀評價的關(guān)系，從而實現(xiàn)最佳車輛性能的車身目標(biāo)設(shè)定，幫助客戶解決以下4個方面的關(guān)鍵性問題：

1. 識別客觀變化參數(shù)

2. 理解參數(shù)變化對性能的影響

3. 建立與主觀評價的聯(lián)系

4. 識別車身對操縱性的影響

   
   

在此基礎(chǔ)上，對多屬性設(shè)計的目標(biāo)：NVH，舒適性，操縱性等進(jìn)行平衡和優(yōu)化分析，提供完整的車身柔性設(shè)計和開發(fā)流程。