基于Nastran的某商用車內(nèi)飾儀表板性能研究

鐘志強(qiáng)

摘 要：文章基于Nastran軟件對(duì)某商用車駕駛室內(nèi)飾儀表板進(jìn)行了模態(tài)、強(qiáng)度和搭接點(diǎn)異響靈敏度分析，CAE分析結(jié)果表明，儀表板強(qiáng)度性能滿足目標(biāo)要求，同時(shí)采集了試驗(yàn)場(chǎng)實(shí)車儀表板應(yīng)力應(yīng)變。試驗(yàn)結(jié)果顯示，儀表板路試工況應(yīng)力較小，路試考核通過。

關(guān)鍵詞：商用車;儀表板;性能研究

中圖分類號(hào)：U463 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）20-64-03

Abstract： In this paper， the modal， strength and the sensitivity analysis of the abnormal noise of a commercial vehicle cab interior trim panel are carried out with Nastran， and CAE analysis results show that the strength performance of the instrument panel meets the target requirements， and the stress and strain of the instrument panel of the real vehicle in the test field are collected. The test results show that the stress of the instrument panel in the road test condition is small， and the road test is passed.

Keywords： Commercial vehicle; Interior dashboard; Performance study

CLC NO.： U463 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）20-64-03

1 引言

隨著國(guó)家城市物流業(yè)快速發(fā)展，商用車銷量得到迅猛增長(zhǎng)，美觀實(shí)用的汽車內(nèi)飾儀表板系統(tǒng)已越來越作為新型商用車重要提升亮點(diǎn)。商用車儀表板多為硬質(zhì)儀表板，儀表板安裝在駕駛室的前方位置，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定，具備足夠的剛強(qiáng)度而不至于因整車行駛過程中的沖擊力出現(xiàn)擺動(dòng)，同時(shí)對(duì)儀表板所安裝的各種設(shè)備負(fù)載具有足夠的支撐力[1-2]。

本文采用Nastran和HyperMesh軟件，對(duì)某商用車駕駛室內(nèi)飾儀表板進(jìn)行了CAE模態(tài)、強(qiáng)度、搭接點(diǎn)異響敏感度CAE分析，CAE分析結(jié)果表明，儀表板強(qiáng)度性能滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)在海南試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了儀表板應(yīng)力應(yīng)變采集，反饋出儀表板路試工況下應(yīng)力較小，與CAE分析結(jié)果一致，并且儀表板系統(tǒng)通過了路試考核。

2 儀表板系統(tǒng)CAE分析

2.1 儀表板系統(tǒng)有限元模型

本文采用Hyperworks和Nastran求解軟件，對(duì)某商用車駕駛室內(nèi)飾儀表系統(tǒng)進(jìn)行建模，網(wǎng)格尺寸大小4mm，儀表系統(tǒng)含固定附件轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，儀表板主體材料為PP+EPDM-T20，儀表板系統(tǒng)重量為40kg，F(xiàn)EA模型如圖1所示。

2.2 儀表板CAE模態(tài)分析

本文對(duì)某商用車儀表板進(jìn)行了CAE模態(tài)分析，約束儀表板連接固定位置，模態(tài)提取頻率區(qū)間為0-50Hz，分析結(jié)果如圖2，儀表板一階彎曲模態(tài)為39.9Hz，滿足大于35Hz目標(biāo)要求。

2.3 儀表板CAE強(qiáng)度分析

本文對(duì)儀表板進(jìn)行了CAE強(qiáng)度分析，約束儀表板安裝位置全自由度，工況為Z向5g.CAE強(qiáng)度分析結(jié)果如圖3，最大應(yīng)力6.2MPa，小于材料屈服強(qiáng)度18.2MPa，滿足目標(biāo)要求。

2.4 儀表板搭接點(diǎn)異響敏感度CAE分析

本文對(duì)儀表板系統(tǒng)進(jìn)行了搭接點(diǎn)異響敏感度分析，頻率響應(yīng)范圍為0-80Hz，載荷為單位激勵(lì)，激勵(lì)點(diǎn)為駕駛室懸置接附點(diǎn)Z向激勵(lì)，響應(yīng)點(diǎn)為儀表板可拆搭接點(diǎn)，如圖4，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為響應(yīng)點(diǎn)速度不大于0.4mm/s/N。

搭接敏感度CAE分析結(jié)果如圖5所示，可以得出，儀表板X/Y/Z三向速度響應(yīng)曲線都在目標(biāo)值0.4mm/s/N直線以下，滿足設(shè)計(jì)NVH目標(biāo)要求。

3 儀表板應(yīng)變測(cè)試分析

3.1 海南試驗(yàn)場(chǎng)耐久道路簡(jiǎn)介

海南瓊海熱帶汽車試驗(yàn)場(chǎng)是我國(guó)首個(gè)汽車試驗(yàn)場(chǎng)，是現(xiàn)代化濕熱氣候的汽車試驗(yàn)基地，擁有可靠性試驗(yàn)路、強(qiáng)化腐蝕路等路面[3]。本文研究的儀表板系統(tǒng)開展的是壞路考核試驗(yàn)，主要包括扭曲路、條石路、鵝卵石路、陡坡路、搓板路、波形路等路面，見圖6。

3.2 儀表板應(yīng)力應(yīng)變采集

本文在海南試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了某商用車應(yīng)力應(yīng)變采集試驗(yàn)，應(yīng)變計(jì)為單向應(yīng)變計(jì)，布點(diǎn)布置如圖7所示。主要目的是獲得儀表板X向沿線位置點(diǎn)應(yīng)變數(shù)據(jù)。

3.3 儀表板應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù)分析

本文在試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了兩輪壞路考核工況下的儀表板加速度采集試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖所示。材料彈性模量1750MPa，由圖8可知，測(cè)點(diǎn)1峰值應(yīng)力為3MPa，測(cè)點(diǎn)2應(yīng)力峰值1.6MPa，測(cè)點(diǎn)3應(yīng)力峰值為0.2MPa，出現(xiàn)于搓板路，遠(yuǎn)小于材料屈服強(qiáng)度，路試考核通過。

4 結(jié)論

本文基于Nastran軟件，對(duì)商用車駕駛室內(nèi)飾儀表板進(jìn)行了CAE模態(tài)、強(qiáng)度、搭接點(diǎn)異響敏感度CAE分析，CAE分析結(jié)果表明，儀表板強(qiáng)度性能滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)在試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了儀表板應(yīng)力應(yīng)變采集，反饋出儀表板路試工況下應(yīng)力較小，與CAE分析結(jié)果一致，最終儀表板系統(tǒng)通過了路試考核。

參考文獻(xiàn)

[1] 王少杰，王偉.汽車儀表板的設(shè)計(jì)及分析[J].企業(yè)實(shí)踐，2016，13（1）， 182.

[2] ?李淵博，夏金林等.基于CAE模擬分析的汽車注塑儀表板產(chǎn)品設(shè)計(jì)[J]研究與開發(fā)，2019，07（2），28-29.

[3] 雷飛，龔紅兵.海南汽車試驗(yàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)強(qiáng)化系數(shù)的計(jì)算[J].汽車研究與開發(fā)，1997，26（1）：35-39.