车身顶棚结构的开发方法以及车身顶棚结构技术

本方案提供一种车身顶棚结构的开发方法和车身顶棚结构，开发方法包括如下步骤：搭载整车模型，并进行翻滚仿真；根据翻滚仿真，提取顶棚结构的最大翻滚载荷；将所述最大翻滚载荷施加至整车模型的顶棚结构，并同时设置对应整车模型的整车模态、整车刚度、整车强度；识别顶棚结构的结构承载路径；根据结构承载路径，设计顶棚结构的承载结构。该开发是先翻滚仿真提取最大翻滚载荷，再将该最大翻滚载荷作为条件输入进行再次模拟，获得的承载路径更为接近现实，而再次模拟过程中加入其它边界条件时，不再进行翻滚模拟，可以节省仿真模拟的难度，大大降低运算时间。大降低运算时间。大降低运算时间。

【技术实现步骤摘要】
车身顶棚结构的开发方法以及车身顶棚结构


[0001]本专利技术涉及车体设计
，具体涉及一种车身顶棚结构的开发方法以及车身顶棚结构。

技术介绍

[0002]汽车车身作为乘客和货物的重要载体，需要合理设计其结构，要求其具有一定的刚强度。与对传统轿车的要求不同，对于客车车辆，除了需要满足常规的结构刚度(弯曲刚度、扭转刚度等)要求外，还需满足客车翻滚法规要求，以保证车内乘客安全，比如针对宽体轻型客车。
[0003]基于传统的上部车身结构的设计方法，车身的结构性能难以达到翻滚法规要求。在翻滚实验中，变形后的钣金侵入乘客生存空间值超标100％。进行设计优化时，主要是通过做多次翻滚法规试验来验证车身上部结构的结构可靠性，但此种方式的试验时间长，且花费的试验成本很高。

技术实现思路

[0004]本方案提供一种车身顶棚结构的开发方法，包括如下步骤：
[0005]搭载整车模型，并进行翻滚仿真；
[0006]根据翻滚仿真，提取顶棚结构的最大翻滚载荷；
[0007]将所述最大翻滚载荷施加至整车模型的顶棚结构，并同时设置对应整车模型的整车模态、整车刚度、整车强度；
[0008]识别顶棚结构的结构承载路径；
[0009]根据结构承载路径，设计顶棚结构的承载结构。
[0010]可选地，对所述整车模态、整车刚度、整车强度，通过加权系数设置权重。
[0011]可选地，所述顶棚结构包括位于顶部的顶盖外板和连接于所述顶盖外板侧面的侧围板，对所述侧围板进行开孔优化，避让所述承载结构。
[0012]本专利技术还提供一种车身顶棚结构，通过如上任一项所述的车身顶棚结构的开发方法形成，其特征在于，所述承载结构包括多根沿所述顶棚结构的长度方向分布的横梁，位于前端的所述横梁为X型或H型横梁。
[0013]可选地，所述顶棚结构包括位于顶部的顶盖外板和连接于所述顶盖外板侧面的侧围板，所述顶盖外板的内侧设有多条减震膨胀胶条，所述减震膨胀胶条横向延伸；所述横梁设有胶槽，所述减震膨胀胶条设于所述胶槽内。
[0014]可选地，所述侧围板的内侧设有加强板。
[0015]可选地，所述顶盖外板和所述侧围板通过转接支架连接，所述转接支架和所述顶盖外板、所述侧围板同时通过点焊和螺栓连接。
[0016]可选地，所述顶棚结构包括主体段和相接于所述主体段前端的坡度段；所述X型横梁位于所述坡度段；在相接的位置设有一根所述横梁，且所述横梁呈开口朝向后方的V型。
[0017]可选地，所述顶棚结构包括主体段和相接于所述主体段前端的坡度段；所述H型横梁的两根横梁本体分别位于坡度段和相接的位置。
[0018]本专利技术还提供一种车身顶棚结构，其承载结构包括多根沿所述顶棚结构的长度方向分布的横梁，位于前端的所述横梁为X型或H型横梁。
[0019]该开发方法是基于计算机仿真优化，在车辆开发前期可以有效识别载荷路径提前发现潜在失效风险，开发后期可以有效减少法规试验车辆数和试验轮次，节省实验开发费用，运用该方法开发的车身顶棚结构可以满足法规GB17578/ECE R66中关于车身上部结构的强度要求，在翻滚试验过程中和翻滚后生存空间无侵入现象。而且，该方法是先翻滚仿真提取最大翻滚载荷，再将该最大翻滚载荷作为条件输入进行再次模拟，获得的承载路径更为接近现实，而再次模拟过程中加入其它边界条件时，不再进行翻滚模拟，可以节省仿真模拟的难度，大大降低运算时间。
附图说明
[0020]图1为上部车身结构的示意图；
[0021]图2为顶棚结构的承载路径示意图；
[0022]图3为一种顶棚结构的具体示意图；
[0023]图4为另一种顶棚结构的具体示意图；
[0024]图5为图4中顶棚结构的完整示意图，且为爆炸图。
[0025]图1-5中附图标记说明如下：
[0026]20顶棚结构；211第一横梁；212第二横梁；213第三横梁；214第四横梁；215a第一横梁本体；215b第二横梁本体；215c连接纵梁；216V型横梁；217X型横梁；22尾梁边板；23侧围板；23a开孔；23b加强板；24顶盖外板；24a减震膨胀胶条；24b转接支架。
具体实施方式
[0027]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0028]如图1所示，图1为上部车身结构的示意图，该示意图仅仅是一种简化的示例说明。
[0029]本实施例的开发设计是为了满足车辆的翻滚安全要求，而碰撞翻滚时上部车身结构首先会受到地面的冲击，其结构形式将直接影响整个车身结构的整体刚度。在开发选定优化目标时，是将上部车身的顶棚结构20作为优化目标，上部车身包括发动机舱10的其他位置多属于功能性开口，不作为设计目标。顶棚结构即图1中所示的上部车身结构的顶部，以剖面线形式示出，包括相对平直的主体段20a，以及过渡连接发动机舱10和主体段20a的坡度段20b。
[0030]开发的具体步骤如下：
[0031]S1、搭载整车模型，并进行翻滚仿真；
[0032]搭建的模型可根据具体的车型开发需求设置，然后仅仅模拟翻滚工况的过程，具体即将整车模型仿真在一个倾斜的平台上，让其自动翻转砸向地面；
[0033]S2、根据翻滚仿真，提取顶棚结构的最大翻滚载荷；
[0034]在整个翻滚过程中，根据仿真输出的结果，可以获得顶棚结构的最大翻滚载荷；
[0035]S3、将所述最大翻滚载荷施加至整车模型的顶棚结构，并同时设置对应整车模型的整车模态、整车刚度、整车强度；
[0036]相较于S1的单一工况，步骤S3属于综合工况，设置边界条件时，不同工况设置的边界条件有所区别，比如，整车模态工况下不施加任何约束和载荷，整车刚度工况下，可以约束前后弹簧座，在车身硬点施加载荷。
[0037]S4、识别顶棚结构的结构承载路径；
[0038]S5、根据结构承载路径，设计顶棚结构的承载结构。
[0039]该开发方法是基于计算机仿真优化，在车辆开发前期可以有效识别载荷路径提前发现潜在失效风险，开发后期可以有效减少法规试验车辆数和试验轮次，节省实验开发费用，运用该方法开发的车身结构可以满足法规GB17578/ECE R66中关于车身上部结构的强度要求，在翻滚试验过程中和翻滚后生存空间无侵入现象，该开发方法尤其适用于宽体轻客车型，对翻滚安全要求较高，当然，也可以作为通用车身结构优化的方法，在新车型开发中推广应用。而且，该方法是先翻滚仿真提取最大翻滚载荷，再将该最大翻滚载荷作为条件输入进行再次模拟，获得的承载路径更为接近现实，而再次模拟过程中加入其它整车工况时，不再进行翻滚模拟，可以节省仿真模拟的难度，大大降低运算时间。可见，步骤S3是将翻滚力、刚度、强度、模态集成到一个模型中进行集成分析，并最终通过后续步骤实现优化。
[0040]另外，针对上述S3中多种工况，在仿真过程中，可以通过加权系数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.车身顶棚结构的开发方法，其特征在于，包括如下步骤：搭载整车模型，并进行翻滚仿真；根据翻滚仿真，提取顶棚结构的最大翻滚载荷；将所述最大翻滚载荷施加至整车模型的顶棚结构，并同时设置对应整车模型的整车模态、整车刚度、整车强度；识别顶棚结构的结构承载路径；根据结构承载路径，设计顶棚结构的承载结构。2.如权利要求1所述的车身顶棚结构的开发方法，其特征在于，对所述整车模态、整车刚度、整车强度，通过加权系数设置权重。3.如权利要求1或2所述的车身顶棚结构的开发方法，其特征在于，所述顶棚结构包括位于顶部的顶盖外板和连接于所述顶盖外板侧面的侧围板，对所述侧围板进行开孔优化，避让所述承载结构。4.车身顶棚结构，通过权利要求1-3任一项所述的车身顶棚结构的开发方法形成，其特征在于，所述承载结构包括多根沿所述顶棚结构的长度方向分布的横梁，位于前端的所述横梁为X型或H型横梁。5.如权利要求4所述的车身顶棚结构，其特征在于，所述顶棚结构包括位于顶部的顶盖外板和连接于所述顶盖外...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈有松，韩红阳，朱敏杰，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：