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某电动客车铆接铝车身蒙皮开裂问题的争论

王明庆

【摘要】针对经分析认为是因车身刚度缺乏导致的某电动客车试制车铆接铝合金

车身中部乘客门上方蒙皮开裂的问题,通过刚度灵敏度分析,找到对车身刚度影响较

大的区域,结合改进方案的可实施性,对车身局部构造进展加强.结果车身弯曲刚度提

高11.1％,扭转刚度提高20.6％.对开裂蒙皮四周接头受力状况的分析说明,车身加

强后接头满足强度要求.车身模态分析显示,加强后车身固有频率避开了路面鼓励频

率,1阶弯曲模态和1阶扭转模态的频率差值避开了它们的耦合.改进后的实车试验

未再消灭蒙皮开裂问题,证明白改进方案的有效性,为同类问题的解决供给了理论依

据.

【期刊名称】《汽车工程》

【年(卷),期】2023(038)003

【总页数】5页(P385-389)

【关键词】电动客车;铝合金车身;蒙皮开裂;刚度分析;灵敏度分析;模态分析

【作者】王明庆

【作者单位】比亚迪汽车工业汽车工程争论院,深圳518118

【正文语种】中文

尽管电动客车具有零排放、零污染和低噪声等诸多优点，但是整备质量大、续航里

程短等缺点却成为电动客车推广的技术瓶颈[1-2]，其整备质量比同类型的传统客

车重3t左右[3]，这使电动客车轻量化显得尤为重要。铝合金作为型材料，力学

性能好，其密度只有钢的1/3，耐腐蚀，易回收，吸取冲击的力量是钢的2倍，在

碰撞方面有明显优势[4]。2023年，比亚迪汽车工业联合AluminumCompany

ofAmerica共同开发完成全铝合金客车车身，车身以铆接为主、焊接为辅的方式

连接，使车身质量比同类传统钢车身客车减轻约40%。本文中针对某铆接铝合金

车身纯电动客车试制车蒙皮开裂问题进展争论，提出可行的改进方案，实车验证证

明白改进方案的有效性，为同类问题的解决供给理论依据。

消灭蒙皮开裂问题的试制车是一款纯电动客车，底盘车架由高强度钢焊接而成，车

身前后围、左右侧围和顶围材料均为铝合金，连接以铆接为主、焊接为辅。该试制

车在进展汽车道路牢靠性试验中，进度完成约40%时中门顶部消灭蒙皮开裂问题，

开裂位置如图1椭圆标记处所示。依据路试工程师的描述，在进展牢靠性试验过

程中，整车中部抖动较明显，初步分析认为蒙皮开裂是由车身刚度缺乏造成的。

开裂蒙皮四周几种类型车身铆接接头如图2所示，前期曾对铝合金车身铆接接头

和焊接接头的刚度进展过比照试验，图3为接头试验示意图，拉伸速度

5mm/min，为避开试验数据的随机性，每种接头重复拉伸试验2次。

图4为接头拉伸试验时载荷随位移的变化曲线，则曲线斜率即为接头刚度。从图4

中可以看出，铆接接头的刚度明显较焊接接头刚度差，这也间接说明铆接车身刚度

较焊接车身刚度差，铆接铝合金车身可能会存在刚度缺乏的问题。为此建立整车有

限元模型，对整车的弯曲刚度和扭转刚度进展计算。

1.1有限元模型建立

建立有限元模型时，用Hypermesh进展前处理。为便利建模，无视蒙皮和内外饰

件等非主要承载构造，只保存客车骨架等主要承载构造。车架和车身等主要承载构

造全部承受壳单元模拟，焊接用刚性杆单元RBE2模拟焊缝，铆接则在接头与接触

型材之间分布适当数量的RBE2单元来近似模拟铆钉连接，车架和车身之间通过牛

腿连接。在进展刚度分析时，对整车不加其他载荷，包括空调、电池、玻璃、地板

及地板革、仪表台、掌握器、座椅和驾驶员、乘客等质量，但进展强度分析时，则

需按实际状况加载。

1.2边界条件的施加

1.2.1弯曲刚度

进展弯曲刚度分析时不考虑重力，分别约束左后轮空气弹簧安装座处X，Y和Z方

向与右后轮空气弹簧安装座处X，Z方向的平动自由度和左前轮空气弹簧安装座处

Y，Z方向与右前轮空气弹簧安装座处Z方向的平动自由度。在前后轴中间位置、Y

向坐标为0处设立加载点p。将底盘车架中部的局部点(p点X向坐标前后50mm

范围内的车架纵横梁上外表的点)用RBE2耦合到加载点p，在p点施加-Z向大小

为F=8kN载荷，则弯曲刚度为

C=F/D

式中：C为弯曲刚度；F为加载载荷；D为加载点Z向位移。

1.2.2扭转刚度

进展扭转刚度分析时不考虑重力，施加扭矩为T=4kN·m的力偶，即在左右前空气

弹簧安装座处施加大小相等、方向相反的力F，施加力F的数值为

F=T/L

式中：F为加载载荷；T为施加扭矩；L为前空气弹簧安装座之间的