杜青_三種不同抗凹點(diǎn)選取方法的對比研究

1、三種不同抗凹點(diǎn)選取方法的對比研究杜青 金常忠長安汽車北京研究院 北京 100089摘要:車門抗凹陷性能非常重要。本文對汽車中門抗凹分析中確定抗凹點(diǎn)位置的三種方法 (加載均布壓強(qiáng)、加載重力場、模態(tài)分析進(jìn)行研究,結(jié)果表明加載均布壓強(qiáng)的方式最好,能 準(zhǔn)確、完整地反映抗凹分析中車門外板剛度薄弱位置,為后續(xù)車型開發(fā)中抗凹性選點(diǎn)提供參 考。關(guān)鍵詞:HyperMesh , 抗凹分析1引言抗凹陷能力是衡量汽車外覆蓋件表面質(zhì)量和使用性能的重要指標(biāo)之一。目前汽車的輕量化 和節(jié)能是現(xiàn)代汽車工業(yè)的主流。因此厚度薄,質(zhì)量輕的高強(qiáng)度鋼板被廣泛應(yīng)用于汽車外覆蓋 件。而車門外板剛性嚴(yán)重影響用戶對整車品質(zhì)的感知度,所以需要對外

2、覆蓋件進(jìn)行抗凹分析。 目前抗凹分析過程中確定抗凹分析點(diǎn)位置的方式有很多種,為保證分析的準(zhǔn)確性以及完整性需 要對選點(diǎn)方式進(jìn)行研究。本文以中門外板為對象,對比三種不同選點(diǎn)方式的優(yōu)略。2建模首先根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的幾何,使用 HyperMesh 軟件對中門(包括內(nèi)板、外板、加強(qiáng)件 和鉸鏈進(jìn)行網(wǎng)格劃分,中門網(wǎng)格由殼單元組成,鉸鏈亦劃分為殼單元。網(wǎng)格劃分后賦予各組 件對應(yīng)的材料和屬性。其次,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,用 HyperMesh 中自帶的 connector 及其它一維單 元對模型進(jìn)行連接,建立相應(yīng)的約束和載荷,最后求解計(jì)算、后處理。此次分析模型如圖 1所 示。 Y 向?yàn)檐嚿黹L度方向, X 向?yàn)檐嚿韺挾确较?/p>

3、。 圖 1 有限元分析模型3選取車門抗凹點(diǎn)的三種方式車門抗凹性分析中需先確定門外板抗凹點(diǎn)位置。目前已知的抗凹點(diǎn)選取方式有三種:1、 通過在車門外板加載均布壓強(qiáng)確定。 2、通過對車門整個模型加載重力場確定。 3、通過模態(tài)分 析確定。本文以汽車中門為對象對三種不同的抗凹點(diǎn)選取方式進(jìn)行研究。3.1 方法一:均布壓強(qiáng)法第一種方法采用加載均布壓強(qiáng)。約束車門鉸鏈安裝點(diǎn)和門鎖中心點(diǎn) 1-6自由度,只對中門 外板加 1E-4MPa 均布壓強(qiáng),然后求解計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定抗凹點(diǎn)位置。圖 2為加壓強(qiáng)后 外板位移云圖,由此可見外板中部以及左上角部位剛度較弱,即承受相同載荷下,此處變形較 大?？拱挤治鲆话阍诖笞冃螀^(qū)

4、域(圖中所示紅色區(qū)域均勻選取 6 10個抗凹分析點(diǎn),然后進(jìn) 行抗凹分析。 圖 2 加均布壓強(qiáng)時(shí)的位移云圖 圖 3 抗凹點(diǎn)位置分布圖如圖 3所示選取 11個抗凹點(diǎn),抗凹點(diǎn)具體位置見圖 3。對圖 3中的各個位置進(jìn)行抗凹分 析,載荷大小 40N ,分析結(jié)果如表 1所示,其中點(diǎn) 9的位移最大,為 1.54357mm ,剛度最弱。表 1 各抗凹點(diǎn)位移結(jié)果位置點(diǎn) 1 點(diǎn) 2 點(diǎn) 3點(diǎn) 4點(diǎn) 5點(diǎn) 6點(diǎn)7點(diǎn) 8點(diǎn) 9 點(diǎn) 10 點(diǎn)11加載 40N 時(shí)位移(mm 1.43 1.13 0.5950.5900.630.870.881.211.54 1.38 0.963.2 方法二:重力場法第二種方法采用加載重力場

5、。約束車門鉸鏈安裝點(diǎn)和門鎖中心點(diǎn) 1-6自由度。對整個中門 模型沿全局坐標(biāo)系 X 方向加載 1G 的重力場。計(jì)算結(jié)果如圖 4所示,由圖可知中門外板部分區(qū) 域變形較大,且大變形區(qū)域與方法一相近,但不明顯。按照此種方法進(jìn)行抗凹選點(diǎn),選點(diǎn)不全 面、不充分,影響分析的準(zhǔn)確性。因此不推薦使用。 圖 4 加載重力的位移云圖3.3 方法三:模態(tài)分析法第三種方法采用模態(tài)分析法。約束車門鉸鏈安裝點(diǎn)和門鎖中心點(diǎn) 1-6自由度,對中門進(jìn)行 模態(tài)分析,結(jié)果如圖 5所示,分析結(jié)果仍然關(guān)注垂直外板方向的位移。截取模態(tài)分析結(jié)果,獲 得模態(tài)位移較大的位置。 a b c d e f圖 5 模態(tài)分析中外板垂向位移云圖根據(jù)圖 5可

6、知 a 、 b 、 c 、 f 中變形較大區(qū)域與方法一計(jì)算結(jié)果一致。 d 、 e 中顯示的變形較 大區(qū)域在方法一變形較大區(qū)域附近。 d 處的最大變形為 1.43447mm ,小于方法一中最大位移1.54357mm 。 e 處位于車門鎖芯位置,形狀有突變,不適合做抗凹。 f 中變形最大區(qū)域位于粘膠 附近,此處附近門外板的剛度較好。總之,這種通過模態(tài)法獲取抗凹點(diǎn)分析的方法較復(fù)雜、選 點(diǎn)范圍大、個數(shù)多、工作量大,鑒于實(shí)際抗凹試驗(yàn)的選點(diǎn)方式,亦不推薦使用。3.4 三種方式對比為了比較三種不同選點(diǎn)方法的優(yōu)劣,分析模型采用一致的約束方式。通過對比,均布壓強(qiáng) 法既簡便又準(zhǔn)確,而且各區(qū)域的結(jié)果差異明顯,分布清

7、晰;重力場法的選點(diǎn)位置與均布壓強(qiáng)法 相近,但結(jié)果差異不明顯,需較多的經(jīng)驗(yàn)輔助判斷;模態(tài)分析法獲得的抗凹點(diǎn)不完全準(zhǔn)確,另 外計(jì)算模態(tài)階次較多,數(shù)據(jù)量大。推薦使用均布壓強(qiáng)法進(jìn)行抗凹選點(diǎn)。4 結(jié)束語本文利用 HyperMesh 和有限元求解器對車門抗凹點(diǎn)的不同選點(diǎn)方式進(jìn)行對比,認(rèn)為均布 壓強(qiáng)法的結(jié)果準(zhǔn)確、全面、清晰,與另外兩種方法相比具有較大的優(yōu)勢,推薦使用。參考文獻(xiàn)1李永生,竺福慶等.基于穩(wěn)定性的車門抗凹陷性能分析及優(yōu)化. 2010中國汽車工程學(xué)會年會 論文集. 1269-1273.2于開平,周傳月. HyperMesh從入門到精通. 科學(xué)出版社。The Comparative Study of

8、Three Kinds ofdifferent Oil Canning Point Selection MethodDu Qing Jin ChangzhongAbstract : Oil canning for doors is quite important to a car product. There are three kinds of methods to find the weakness position of oil canning analysis, including distribution load on the out panel, gravity to the entire model and fixed modal analysis . After research, it resultsthat the distribution load on the out panel is the best way to exactly find