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汽車的車身作為汽車的四大總成之一，具有非常重要的作用，首先是在它的外觀上，外觀漂亮的汽車在市場上總是更受歡迎，所以各大汽車生產(chǎn)商總是在車身造塑上做了很大努力。逆向工程是全新的制造技術(shù)信息化、科學化的系統(tǒng)工程，它開辟了制造零件和模具的新途徑。正是由于逆向技術(shù)的發(fā)展使得復(fù)雜的車身設(shè)計變得相對簡單。其次，身車的作用是利用其空腔來承載乘員和盛放貨物的，它必須要有足夠的強度來保護乘員和貨物的安全，車身強度也是車身綜合性能的一個重要體現(xiàn)。車身性能的好壞直接影響到整車的疲勞壽命、碰撞、NVH等諸多方面的性能，因此在設(shè)計汽車時必須對車身進行強度分析。
1.車身的逆向造型
1.1.數(shù)據(jù)的采集
數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)處理、模塑重建的基礎(chǔ)。沒有高精度的數(shù)據(jù)采集技術(shù)和設(shè)備就不會逆向出高水平的模塑。點云數(shù)據(jù)的測量方式主要有接觸式和非接觸式兩種。非接觸式測量速度快、精度高，獲得的密集點云信息量大，從最大限度上反映被測表面的真實形狀。因此本研究采用德國進口非接觸式結(jié)構(gòu)光光柵掃描設(shè)備進行掃描，在測量過程中，由于車身過于龐大測量不能一次完成，需要多次測量。在局部測量完成后利用車身上面的相鄰的3個mark點將坐標重新對齊，這樣就可以得到整個車身的點云數(shù)據(jù)。
1.2.數(shù)據(jù)預(yù)處理
在結(jié)構(gòu)光柵測量系統(tǒng)進行車身掃描過程中，受采樣的方式、設(shè)備、環(huán)境及外界干擾等因素的限制，測量所獲得的數(shù)據(jù)不可避免地產(chǎn)生了誤差很大噪聲點和跳點，也會存在測量障礙區(qū)，因而要對采集到的三維數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，主要有誤差點去除和降噪等。最后通過數(shù)據(jù)精簡把過于龐大的數(shù)據(jù)點適當稀薄化。數(shù)據(jù)精簡后白車身點云如圖所示。
1.3.點云的網(wǎng)格處理
為了更好的辨別點云的各個特征，方便重建模塑，需要將處理好的車身點云進行網(wǎng)格化。網(wǎng)格化可以使點云看起來比較像實體，其質(zhì)量的好壞直接影響到下一步的點云數(shù)據(jù)分塊，而對最終生成的曲面也有一定的影響。其過程是在CATIAVS軟件中用Insert-Mesh-Mesh Creation進行網(wǎng)格化。對于在網(wǎng)格面上局部出現(xiàn)的破洞，可以利用補洞工具對局部的破洞進行修補。處理完畢的車身網(wǎng)格化點云如圖所示。
1.4.構(gòu)造CAD模型
構(gòu)造CAD模塑是后續(xù)產(chǎn)品工程分析、加工制造的基礎(chǔ)。所以構(gòu)造CAD模塑是逆向設(shè)計的重點內(nèi)容之一。在點云網(wǎng)格化的基礎(chǔ)上，在CATIA軟件中進行CAD模塑的構(gòu)建。一般來說，汽車車身的結(jié)構(gòu)都是左右對稱的，所以在設(shè)計的過程中可以單側(cè)設(shè)計零件，然后通過鏡像來獲得另一側(cè)的零件，這樣可以既節(jié)省時間，又得到了完全對稱的零件。在左右不對稱的情況下才進行雙側(cè)零件的設(shè)計。當然逆向設(shè)計不是對原來車塑的完全模仿，在設(shè)計的過程中會改進原來設(shè)計不合理的部分。最終逆向出來的白車身CAD模塑如圖所示。
2.車身有限元分析
2.1.模型的建立
在獲得汽車車身CAD模塑的基礎(chǔ)上，通過HyperMesh軟件對白車身進行結(jié)構(gòu)的離散網(wǎng)格劃分。在白車身劃分過程中所有網(wǎng)格均采用板殼單元(shell)進行劃分。白車身的焊接工藝主要有點焊和二氧化碳保護焊等。點焊是白車身裝配時最重要的焊接方式，考慮到傳遞力的特性，對點焊采用CWELD單元進行點焊的模擬。二氧化碳保護焊采用RBE2單元進行模擬，粘膠采用六面體單元模擬。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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