汽车仪表板横梁(Cross Car Beam)作为汽车驾驶员座舱系统(Cockpit)的重要组成,支撑着仪表板总成、中控系统和转向系统等重要系统,发挥着重要作用。因此本文一方面针对其承载性能利用ANSYS软件进行强度与刚度的分析,另一方面针对其NVH性能利用仿真与试验结合的方法展开模态分析,最后选用复合材料进行仿真分析与钣金焊接型钢质横梁作对比,提出以塑代钢的理论依据。本文以仪表板横梁为研究对象,利用CATIA软件结合汽车仪表板横梁实物建立三维模型后导入到Hypermesh软件中得到CAE分析模型,并完成定义材料属性(低碳钢或聚丙烯/玻璃纤维),几何清理,网格划分等工作,最终得到有限元模型。为研究其刚度,根据某汽车整厂零部件设计规范,模拟实际情况下的约束与载荷,对横梁的方向盘轮盘中心施加1000N的侧向和垂向力,通过其位移变形图分析得出其各部分位移变形在3mm内,结果显示钢质横梁静刚度符合要求。为研究其振动特性,对仪表板横梁进行模态分析。运用ANSYS有限元分析软件得出模态分析结果,模态实验结果显示仪表板横梁对整车NVH性能不会产生影响。模态试验验证方面,本文通过电磁振动试验台对横梁进行模态试验。制作好工装并通过试验验证符合要求后,将横梁模拟车身约束安装于工装中进行模态试验,通过数据采集系统分析获得模态参数,得出其汽车仪表板横梁Z向一阶整体固有频率为121.95Hz,与ANSYS模态实验结果中的第3阶模态实验结果(112.14Hz)相对应,仿真与试验结果误差为8.0%,在工程问题分析的允许误差范围之内。最后对横梁进行以塑代钢的研究。将横梁材料定义为力学性能优良的聚丙烯/玻璃纤维材料进行基于ANSYS的静刚度及其模态分析实验。以同样的实验标准与要求做仿真分析。模态分析结果显示其符合设计规范要求。静刚度分析结果显示施加垂向力和侧向力时,最大位移变形分别出现在横梁转向管柱处和管梁左端支架总成处,变形值分别为4.988mm和4.681mm,不符合设计要求。基于所有研究成果本文提出相应的以塑代钢研究理论。如需进一步研究聚丙烯/玻璃纤维材料在汽车仪表板横梁中的应用,需要在原来的模型基础上进行相应的强化。比如对于主梁来说,原钢质横梁主梁厚度大约为3mm,相应其他支架结构约为1mm,以塑代钢后不符合设计规范,需要进一步加强。可以通过增大支架的截面(管柱优化为实心横梁)、增加支架上的厚度或在支架上压加强筋等方式来加强结构,以提升其静刚度,提升整体力学性能,使其能达到相应的设计规范。