汽車翼子板抗凹性有限元分析

陶龍龍，周紅英，張延陽(yáng)

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

設(shè)計(jì)研究

汽車翼子板抗凹性有限元分析

陶龍龍，周紅英，張延陽(yáng)

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章利用hypermesh建立某MPV(multi-Purpose Vehicles)多功能汽車翼子板有限元分析模型，模擬載荷的加載與卸載，對(duì)翼子板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以滿足翼子板屈曲抗凹性能需求，為汽車翼子板屈曲抗凹性能提升提供了優(yōu)化方法和依據(jù)。

翼子板；屈曲抗凹；約束條件；載荷；位移

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.009

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-27-03

引言

翼子板作為汽車大型外覆蓋件，對(duì)汽車造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝要求都很高，隨著汽車造型的不斷更新?lián)Q代，人們不僅關(guān)注安全性，還對(duì)汽車造型特別挑剔，翼子板在設(shè)計(jì)時(shí)除了要造型美觀，還需要充分考慮翼子板的工藝可行性，同時(shí)也要兼顧翼子板與前保險(xiǎn)杠、護(hù)輪板、裝飾條、前大燈、發(fā)蓋、A柱、前三角蓋板等的外觀配合需求。

基于車身輕量化的考慮，汽車翼子板料厚一般選用0.7mm，MPV車型受到造型風(fēng)格限制，翼子板區(qū)域造型棱線少、車身Z向尺寸較大，易產(chǎn)生較大的平面，會(huì)造成翼子板屈曲抗凹性不滿足要求，導(dǎo)致翼子板變形、外觀不良及行駛中產(chǎn)生噪音等問(wèn)題，嚴(yán)重影響車身品質(zhì)。

1、翼子板屈曲抗凹性的設(shè)計(jì)目標(biāo)

1.1 屈曲抗凹

屈曲抗凹是針對(duì)外板進(jìn)行的剛度和穩(wěn)定性的一種分析，通過(guò)對(duì)外板可能發(fā)生屈曲的部位進(jìn)行加載和卸載，根據(jù)分析結(jié)果與目標(biāo)值的對(duì)比來(lái)評(píng)價(jià)外板件的屈曲抗凹性能。

CAE在分析屈曲抗凹時(shí)周邊邊界對(duì)翼子板約束情況主要有兩種：模擬周邊全約束和模擬實(shí)際安裝點(diǎn)約束情況。本文主要介紹模擬周邊全約束的翼子板屈曲抗凹分析。

1.2 翼子板屈曲抗凹目標(biāo)

基于周邊全約束的翼子板屈曲抗凹分析結(jié)果需滿足表1要求：

表1 屈曲抗凹目標(biāo)參數(shù)表

2、某MPV車型屈曲抗凹性分析

2.1 建立有限元模型，填寫材料屬性

將翼子板三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)化，將.pat格式轉(zhuǎn)化為.igs格式導(dǎo)出，運(yùn)用HyperMesher 進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格劃分，對(duì)網(wǎng)格優(yōu)化處理。

翼子板材料為DC56D+ZF 45/45鍍鋅板，彈性模量為E=2.1*105GPa,泊松比=0.3，密度=7.8*10-9Kg/mm3,屈服極限為180MPa,抗拉極限為350MPa。

2.2 定義約束條件

模擬翼子板安裝后，周邊所有的搭接件為完全約束，在翼子板周邊每隔一段距離都假象有安裝點(diǎn)，每個(gè)安裝點(diǎn)都完全約束點(diǎn)。

2.3 加載點(diǎn)選擇

一般選擇四個(gè)點(diǎn)（ P1、 P2、 P3、 P4）進(jìn)行加載分析：首先在周邊全約束條件下，在翼子板整個(gè)外表面均勻加載1MPA的載荷，得到如下圖靜態(tài)位移云圖，選擇位移最大點(diǎn)作為屈曲抗凹分析時(shí)的第一加載點(diǎn)P1 ：

同樣在周邊全約束條件下，在翼子板整個(gè)外表面均勻加載1MPA的載荷，分析翼子板屈曲模態(tài)，提取前幾階模態(tài)位移云圖，在模態(tài)云圖上選擇各自最大位移點(diǎn)，分別記為P2、P3、P4加載點(diǎn)。

2.4 加載分析

分別在上述選擇的P1、P2、P3、P4點(diǎn)垂直面放置φ80mm的撞擊塊，在撞擊塊上施加400N的力，計(jì)算加載過(guò)程與卸載過(guò)程。

2.5 結(jié)果分析

提取各個(gè)加載點(diǎn)的載荷和位移數(shù)據(jù)，查看加載位置的最大變形、殘余變形和塑形應(yīng)變，繪制載荷位移曲線圖。

提取載荷位移曲線圖中各點(diǎn)最大變形、殘余變形等信息數(shù)值，形成表2：

表2 屈曲抗凹參數(shù)值

由上表可知，該翼子板屈曲抗凹的4個(gè)點(diǎn)殘余變形均較大，各項(xiàng)指標(biāo)均不滿足目標(biāo)要求。

3、翼子板結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

通過(guò)上述分析結(jié)果并與公司其他車型翼子板結(jié)構(gòu)對(duì)比分析，可通過(guò)在翼子板內(nèi)部增加支撐支架的方式提升翼子板屈曲抗凹性能。

翼子板支撐支架設(shè)計(jì)為長(zhǎng)條形，兩端通過(guò)焊點(diǎn)與翼子板內(nèi)部翻邊形成焊接關(guān)系，支撐板中部支撐部位由于為翼子板外A面，可通過(guò)涂膨脹膠的形式與支撐板連接，既保證了對(duì)翼子板支撐性能又不會(huì)影響外A面。如圖5

3.2 優(yōu)化后的翼子板屈曲抗凹有限元分析

將優(yōu)化后的最終各個(gè)部件在原始的有限元模型中重新進(jìn)行設(shè)置，繪制優(yōu)化方案的載荷位移曲線圖如下圖6：

A MPV car fender concave resistance optimization based on hypermesh

Tao Longlong, Zhou Hongying, Zhang Yanyang
（AnHui JiangHuai Automobile CO., LTD. Technical Center, Anhui Hefei 230601）

In this paper, a MPV(multi-Purpose Vehicles) car fender finite element analysis model was established based on hypermesh, simulated load loading and unloading, optimized the fender structure to meet the demand of the fender bucking concave resistance, provided methods and basis for the fender bucking concave resistance improvement.

fender; bucking of concave; bling conditions; load; displacement

U467.3

A

1671-7988(2016)10-27-03

陶龍龍，（1988.7-），男，助理工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。從事乘用車車身設(shè)計(jì)工作。