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摘要：本文通过实际的案例来对汽车车身设计的新型方式进行讨论，并且研究出了一种可行的汽车车身的设计方案。将这种新型的设计方案对汽车进行设计，并且利用有限元、可靠性以及设计的优化等方式，对汽车车身的设计可实施性进行了一定的分析探讨。
关键词：汽车车身设计；可靠性；有限元方法；优化
引言
传统的汽车车身的设计方案的全部过程是依靠汽车车身的设计模型来完成整个设计过程的，其中能够分成初步设计以及技术设计两个设计阶段。它的特点就是能够将整个车身设计的过程能够通过一些实物以及模型等对其传递信息，至少要经过1：5的油泥模型以及样版车身的制作等阶段，还要对车身的原始数据进行一系列的保留，从而制作出汽车车身的主模型。随着现代社会计算机技术的不断发展，以及高速图形的终端跟工作站的随之出现，从而引进了CAD以及CAM等现代设计的软件，并且能够有效的利用到车身的设计中。这种方法的主要工作是利用计算机技术来对设计方法进行辅助，从而来进行车身几何造型的设计工作中，也就是在计算机上建立出一个车身的模型来代替传统设计软件中的三维立体的模型。但是不管是传统的手工设计的方式还是传统的CAD设计车身的方式，都不能够很好的避免对车身的效果以及模型进行绘制以及制作的步骤，这样不仅在一定程度上增加了工期还增加了成本。所以要建立出一种车身计算机的辅助设计的有效方法，也就是虚拟样机的设计方案。这是一种新型的设计方案，这种设计方案不仅能够缩短设计周期，还能够在一定程度上降低设计的成本，从而提高整体的设计质量。
1.建立设计模型
传统的汽车车身的设计方案的全部过程是依靠汽车车身的设计模型来完成整个设计过程的，并且由于传统的设计方案有一定的缺陷，可以利用CAD的软件来提供出一些强大的建模功能，从而探索出了一种新型的车身设计的方案，从而能够有效的减少设计的周期，并且能够有效的较低设计的成本。首先就是利用汽车的产品来规划出参数值，在这基础上要对其进行简单的总布置的设计，要确定车身的总长、高、宽以及车门的形状等基础数据，从而来建立出车身的三视图。在这个基础上，要利用CAD设计软件的建模功能对其进行设计工作，其中具体的操作步骤应该是：汽车的新产品的规划设计-车身三视图的设计-车身轮廓线的实体拉伸-布尔运算-将车身的各个曲面的线条进行提取-线条的修改以及转换-车身整体结构的骨架设计。
利用以上的设计方案，我们模拟出了汽车车身的设计进行了开发以及设计，并且简单了完成了车身设计的工作，同时也省掉了油泥模型制作等步骤所浪费的大量时间，同时也降低了设计的成本，并且此方法受到了一致的好评。
2.设计的可行性有限元方法分析
利用有限元方法来对车身的数据进行计算。首先就是要把实际的车身转换成能够用计算器输入并且能够使计算机接受的模型，也就是把实际的车身抽象化，变成一组由力学设计元件所构成的设计模型，同时也要给出其支持的状态并且进行数学描述，这就是模型化的设计工作。
在讲模型结构进行简化的过程中，要坚持的基本原则是：要尽可能的根据现实来反映出车身的主要力学特点，并且要在以此为前提下，尽量去用比较少的单元或者是使用的单元形式要比较简单。
根据汽车的实际情况来对其结构进行具体分析并且进行简化，主要有以下几种措施：（1）对次要的杆件不计。因为它们的截面积很小，并且能够承受的荷载也比较小，对整个车身来说受到的内力影响也比较小，所以可以在整个计算的过程中忽略掉这些次要的杆件；（2）将曲杆简化成直杆。在车身的结构设计中，为了外形的美观度以及动力性能，在车身的周围都可以设计成圆弧的醒转，但是这些圆弧形的构件没有太大的曲率，所以可以将部门构件简化成直杆；（3）将截面的形状进行简化。对于车身的整体骨架结构中，除了使用各种类型的钢材以外，还有很多焊接而成的翻边构件。对于这些构件都应该简化成最小的截面，最后的结构能够比实际的数据值大，对保守计算最出打算。
3.设计的可靠性的分析
为了能够保证设计的可靠性，在设计的过程中要把可靠性也考虑到设计中。目前的可靠性在每个国家都受到了广泛的关注。经典的有限元方法是在力学模型的基础上对其进行整体计算的方式，并且计算的结构就是将模型通过一系列的划分，从而得出的各个节点的应力以及唯一，这种方式虽然能确定量，但是却不能处理概率的量。
4.对设计进行优化
为了能够把设计方案设计的更好、更优秀，就需要对汽车的车身进行整体的优化设计，具体的优化理论在这里就不多说了，在本篇文章里主要考虑的是在扭转工的情况下对截面尺寸进行优化的问题，首先要选用截面空间的尺寸，从而为设计的变量进行优化，最终对车身的设计制作了大部分的简化处理。骨架的结构基本上都是矩形钢的焊接而成的，特别的车身的腰梁以及门柱这些主要的受力构件，这对计算机模型的简化设计来说，这类布局应力的区域受到的影响都是比较理想的。并且蒙皮对整个车身的强度以及刚度都会有一定程度上的影响，但是基本上都不会受到剪切力，所以可以将其忽略不计。车身的实际变形中也包含了悬架弹性的变形所导致的整体车身结构的整体位移。同时子啊钢架的系统中，用同等的截面来替换成变截面，用直杆来取代曲杆，用钢接头来取代螺栓以及铆接等结构，最后能够得到相同的车身计算模型，并且在一系列的计算设计优化以后，车身的整体质量能够减轻10.9%，这样设计出来的车身效果也比较好。
5.结束语
本篇文章对汽车车身的设计进行了一系列的分析以及研究，并且使用了虚拟样机的设计方案，从而加快了设计的以及开发的工期，从而节约了在设计期间所产生的高额费用，同时也有效的降低了设计的成本。在具体的设计过程中，利用CAD的强大建模的功能，特别是复合建模的功能，成功的运用各种设计技巧来对车身的骨节结构进行了整体的设计，并且利用数据的借口来对软件进行期间的数据进交换，从而也保证了设计以及计算机模型的一致性，并且有效的减少了由于在设计过程中对错误的积累，造成的数据的误差严重的情况。在优化方面也选用了一定的手法，从而使可靠性作为优化模型加入到整个设计当中。
参考文献：
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