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基于MSC.FATIGUE的轿车车门结构疲劳耐久分析

2013/11/10    来源:MSC    作者:肖志金  夏汤忠  刘盼      
关键字:MSC.FATIGUE  疲劳损伤  车门结构疲劳分析  
文章以某型轿车车门为例,建立了前侧门系统的有限元模型,施加了边界条件以模拟实际工况,并采用ABAQUS求解器计算获得了应力时间历程。利用Miner损伤累积准则,在MSC.FATIGUE软件中对车门的疲劳寿命进行仿真分析,估算了车门在100000次开关闭循环后的累计损伤值,并提出了改进方案。计算结果显示危险区域与实车试验一致。

1 引言

    车门作为轿车车身中十分重要的功能部件,具有隔绝车外噪声,缓冲来自外部的冲击的作用,其疲劳寿命直接关系到轿车的经济性和舒适性。如果能在设计的早期预测结构的疲劳寿命,可以减少试验次数,降低费用,缩短产品开发周期,提高产品的质量。因此在车门设计的早期阶段,利用计算机仿真模拟,对疲劳寿命进行,有针对性的进行设计的改进,具有较大的现实意义。

    以某型轿车前侧门为例,采用MSC.FATIGUE求解器,对前侧门结构的疲劳寿命进行了分析,识别了危险区域并提出了改进意见。

2 汽车前侧门有限元模型的建立

    2.1 前侧门网格模型

    将前侧门各零件和与其相关联的车身环境件的三维模型导入到有限元前处理软件HYPERMESH中,采用壳单元进行网格划分,基本网格尺寸为5mm。玻璃及门窗附件简化为集中质量施加在各质心处。门锁、门铰链和玻璃升降器电机都采用六面体单元建模。焊点利用B31单元模拟,采用MPC单元模拟门铰链上的旋转副。根据实际情况定义材料属性和接触关系。生成的有限元模型单元数量为318555,节点数量为290757,局部模型如图1所示。

前侧门总成局部网格模型

图1 前侧门总成局部网格模型

    2.2 分析工况及边界条件

    在车身环境件上加全约束,使车门开启4度,并对车门施加1.46弧度/s 的关闭角初速度(对应锁扣处的关闭线速度为1.5m/s)。改变模型中玻璃安装位置,以分别模拟玻璃全关,半开和全开三个工况。

3 有限元计算结果

    对有限元模型进行求解,将生成的3个应力结果文件一起读入到MSC.PATRAN中进行后。

玻璃全关工况111ms时的应力云图

图2 玻璃全关工况111ms时的应力云图

玻璃半开工况108ms时的应力云图

图3 玻璃半开工况108ms时的应力云图

玻璃全开工况117ms时的应力云图

图4 玻璃全开工况117ms时的应力云图

责任编辑:程玥
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