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隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車作為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚慕煌üぞ呷找嫫占埃c此同時(shí)，車輛的安全性和舒適性也引起了汽車生產(chǎn)廠家和消費(fèi)者的廣泛關(guān)注。汽車車身作為整車三大總成之一，在整車的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中占有極其重要的地位。而車門系統(tǒng)是車身非常重要的組成部件，車門的質(zhì)量直接關(guān)系到整車的舒適度和安全性，其模態(tài)和剛度的性能應(yīng)該滿足要求。本文主要針對(duì)汽車對(duì)開尾門進(jìn)行有限元分析，在車門的幾何模型基礎(chǔ)上建立有限元模型，給出一定的邊界條件和載荷條件，采用ABAQUS求解器對(duì)各種工況下的有限元模型進(jìn)行求解，得出對(duì)開尾門的模態(tài)、剛度和強(qiáng)度，再通過與目標(biāo)值進(jìn)行比較，最終確定車門是否滿足性能要求。
大部分車門由以下部分組成：車門門體、車門附件和車門內(nèi)外飾等，而本文所研究的對(duì)開尾門的模態(tài)、剛度和強(qiáng)度只需考慮車門門體、車門附件中的鉸鏈，不考慮車門的內(nèi)外飾。由于車門的幾何模型較復(fù)雜，而大部分有限元軟件制圖功能較差，因此在CAD軟件中建立幾何模型后導(dǎo)入有限元軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)會(huì)出現(xiàn)縫隙、重疊和錯(cuò)位等缺陷，所以在網(wǎng)格劃分之前要進(jìn)行幾何前處理。
在網(wǎng)格劃分前，對(duì)車門所有薄板零部件抽取中面，然后進(jìn)行幾何清理，包括縫合相鄰面之間的縫隙、刪除重復(fù)面和線上所包括的多余點(diǎn)、修補(bǔ)丟失或破壞的面等。然后將一些復(fù)雜的幾何特征進(jìn)行簡(jiǎn)化，忽略對(duì)整體受力情況影響很小的幾何細(xì)節(jié)，這樣可以提高網(wǎng)格質(zhì)量。
對(duì)于部分安裝孔、定位孔、工藝孔等要在孔處添加Washer。
車門的部件大部分為鈑金沖壓件，其長(zhǎng)度方向的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其厚度方向的尺寸，符合殼單元的理論假設(shè)，因此主要采用四節(jié)點(diǎn)殼單元進(jìn)行離散化，其次用少量的三角形進(jìn)行過度，這樣可以滿足高質(zhì)量網(wǎng)格的過度要求，最后對(duì)車門外板與內(nèi)板之間包邊進(jìn)行簡(jiǎn)化，并采用節(jié)點(diǎn)共用實(shí)現(xiàn)兩者之間的連接。在劃分網(wǎng)格之前要對(duì)單元參數(shù)進(jìn)行控制，單元通用尺寸為70mm，最小30mm，最大140mm；單元翹曲度小于15°；長(zhǎng)寬比為5；傾斜角度小于40°；四邊形內(nèi)角為40°～140°；三角形內(nèi)角為20°～120°；雅可比為0.6；三角形比例小于10％。為了提高分析精度，本文采用六面體單元對(duì)鉸鏈進(jìn)行實(shí)體劃分。車門網(wǎng)格劃分完成后，共1020192個(gè)節(jié)點(diǎn)，1000806個(gè)shell單元，其中三角形單元為20955個(gè)，占比約2.9％，顯然是符合要求的。車門鉸鏈進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)格劃分后共有480632個(gè)節(jié)點(diǎn)，330582個(gè)solid單元。車門鈑金件之間連接方式主要采用shell gap方式來模擬焊點(diǎn)，本文研究的對(duì)開尾門的焊點(diǎn)共有229個(gè)，其次，結(jié)構(gòu)膠和焊接膠采用實(shí)體C3D8來模擬，螺栓采用reb2單元進(jìn)行模擬，使模型更加地符合實(shí)際條件。
網(wǎng)格劃分好后需要賦予網(wǎng)格相應(yīng)的材料和屬性，在材料卡片中設(shè)置車門材料性能參數(shù)，門板的厚度在屬性卡片中設(shè)置，相關(guān)的材料性能參數(shù)如表1所示，車門主要部件厚度和材料如表2所示。
當(dāng)受到動(dòng)力載荷作用時(shí)，車門結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)，若車門性能不理想則會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和異響，導(dǎo)致車輛行駛平順性及乘坐舒適性變差，還會(huì)給環(huán)境帶來噪聲以及部件疲勞損傷，同時(shí)會(huì)發(fā)生破壞車體的表面防護(hù)罩以及車門密封性等危害，所以，為了對(duì)車門性能進(jìn)行研究，需要對(duì)車門進(jìn)行模態(tài)分析。分析車身的振動(dòng)響應(yīng)就是模態(tài)分析的過程。模態(tài)是一種固有特性，評(píng)論模態(tài)的優(yōu)劣主要取決于各階振動(dòng)頻率及振型等。
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