汽车在行驶过程中,由于路面本身的不平整及路面使用中造成的缺陷等因素的影响,车身结构通常会受到交变载荷的作用,这种交变载荷经常会引起车身疲劳强度失效。车身作为车辆重要承载件,车身疲劳耐久性是车辆安全性能和可靠性的重要方面。目前,国外基于实车道路谱轿车车身耐久性研究起步较早,但是国外的道路使用条件和用户的驾驶习惯不同于国内,国外的耐久工况不一定适用中国用户道路工况。而国内基于实车道路谱车身耐久性能的研究较少,且起步较晚。因此,急需建立适应中国道路和用户驾驶习惯的车辆耐久性能开发体系。本文基于某自主品牌车型的耐久开发设计工作,开展了基于实车道路谱的轿车车身耐久性能研究工作,提出了从耐久工况的确定、路谱采集、材料试验、结构分析到试验验证的一体化车身疲劳开发技术,为提升自主品牌产品商品性和可靠性竞争力具有重大的指导和参考意义。建立了基于整车和悬架参数的多自由度整车振动模型,通过悬架与车身之间作用力频响分析,从理论解析上得出了车辆的簧上质量、悬架刚度、阻尼等参数是影响悬架力的主要因素。基于某款自主品牌的整车及悬架系统参数,建立了完整虚拟样机整车动力学模型。通过悬架运动学性能仿真与试验对比标定了前后悬架模型,分别通过整车操纵稳定性仿真与试验对比和整车凸块路面平顺性仿真与试验对比,标定了整车多体动力学模型。将整车动力学行驶在随机C级路面上,分析了悬架刚度变化、减振器阻尼变化、簧上质量变化对悬架力的影响规律,从物理样机分析角度再一次得出了车辆簧上质量、悬架刚度、阻尼等参数对悬架力有重要的影响作用。车身受到的动载荷是影响车身疲劳寿命的主要因素,通过分析整车和悬架参数影响载荷的规律,可以为车身的抗疲劳性能设计提供重要的思路。基于路谱采集进行用户道路和试验场道路试验损伤当量关系研究和基于多体动力学模型开展载荷谱解算方法研究。开展用户全国道路谱采集和试验场道路谱采集,进行加速度变程频次分布和损伤统计对比研究,研究表明试验场道路谱和用户道路谱关联性较高和损伤当量相当。对采集到的原始载荷谱数据进行滤波、去毛刺、漂移修正等载荷预处理技术。基于轮心六分力输入,建立了固定车身法和半约束车身法两种动力学载荷解算模型,进行载荷谱解算对比研究。研究表明,两种解算方法解算载荷分布特点基本一致,半车身约束法在车身与底盘连接处载荷毛刺较少,相对较优。最后通过部分典型工况整车特定位置试验与仿真载荷对比,验证了本文提出的的半约束车身载荷解算结果较准确,为后续车身疲劳寿命评估提供了可靠的输入。建立了精细的车身有限元模型,通过有限元仿真计算和白车身相关特性试验对比标定车身有限元模型。首先,详细介绍了精细化车身有限元模型建模方法,由于白车身几何特征特别复杂,因此详细对单元处理的孔、圆角、突筋、方向圆角、焊点、焊缝、包边、粘胶连接和螺栓连接细节进行介绍。基于以上建模方法,完成了约36万单元数量的大型车身有限元模型。通过白车身模态试验、车身弯曲刚度试验、车身扭转刚度试验与仿真对比,对比结果显示车身主要模态、弯曲扭转和弯曲刚度仿真与试验误差在5%以内,本文建立的车身有限元模型精度较高,可以作为车身疲劳寿命预测的输入。针对汽车在实际使用过程中受到的复杂的工况和载荷,进行了车身结构和焊点多轴疲劳寿命预测和优化。介绍了多轴疲劳分析方法和分析流程,开展车身材料疲劳性能测试,为疲劳寿命分析做好准备。根据车身运动特点和载荷输入,选择惯性释放法对车身约束,结合车身所受实车道路谱进行疲劳寿命预测。预测的结果表明:车身与前副车架左右前安装点处寿命等处寿命最低,但有一定余量,能满足要求;同时左右后减振器处车身焊点疲劳寿命刚刚满足要求,余量也较低。因此,开展车身焊点局部拓扑优化分析,在约束局部安装点刚度和焊点应力的情况下,对以上疲劳寿命薄弱两处进行疲劳寿命优化,并获得较好的优化效果。最后,为了验证优化后的车身能够满足耐久性能要求,开展了试验场道路和室内台架试验验证工作。分别对试验场道路耐久试验条件方法进行说明,详细介绍了室内台架试验加载方法,通过试验台载荷迭代,获取从道路谱到试验台加载谱的变换。以上两项试验验证结果表明:白车身疲劳寿命能够满足目标设计要求;本文研究建立的一套从道路谱采集、载荷解算、材料耐久性测试、车身结构和焊点疲劳预测,试验场道路和室内台架试验验证一体化的疲劳寿命预测方法。并且将这套分析体系融入到车辆车身现有的性能开发过程中,在产品预研阶段就可以为车身的疲劳耐久性开发提供切实可行的思路和实用价值。