技術干貨丨OptiStruct 非線性之前車門過開分析（內附模型下載）

ALTAIR

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緊接上篇《OptiStruct非線性之前車門下沉分析》，本篇將介紹 OptiStruct 非線性系列之車門過開分析，該文涉及的基礎模型與上篇模型一致（模型可在文末進行下載~），僅載荷約束及分析目標有所變化，一起來看看本期的內容吧~

分析目的

檢驗車門在過開濫用工況下的強度性能，需滿足加載和卸載位移需求。

工況描述

截取包含前車門總成在內的1/4車模型，截斷線處全自由度約束，在車門鎖芯處建立局部坐標系，以鉸鏈軸線和鎖芯點所形成平面的法向為Y軸，全局坐標的垂向為Z向，局部坐標系原點即為鎖芯中心點，同時約束鎖芯中心點處在局部坐標系下的Y方向自由度（此處約束為防止施加預緊力時，因欠約束導致計算不收斂）。
模型需要考察車門在全開狀態下的極限過開強度，分為四個繼承工況：

工況1：對鉸鏈螺栓施加預緊力（可根據企標或螺栓規格設定）；
工況2：對模型施加重力場；
工況3：在鎖芯中心點處施加局部坐標系下Y向500N載荷（可根據企標設定）；
工況4：保留約束進行卸載；

目標

在工況3的加載中，考察車門最大開啟角度（目標值可根據企標設定）。

在工況4的卸載中，考察車門永久變形角度（目標值可根據企標設定）。

在該模型建模計算過程中，主要關注三點內容：

CONSLI連續大滑移接觸。
CNTSTB接觸穩定性參數卡片。
NLCTRL非線性控制卡片。

CONSLI連續大滑移接

除了在鉸鏈位置處添加接觸對以外，還需要在限位器拉桿支架與車身側，限位器與車門側，以及拉桿和限位器之間建立接觸對，如圖1所示：

技術干貨丨OptiStruct 非線性之前車門過開分析（內附模型下載）的圖1

圖1 拉桿和限位器的接觸面建立接觸對

由于車門在極限位置過度開啟的過程中，拉桿與限位器之間會產生較大的相對滑移，因此拉桿和限位器之間的接觸滑移類型選擇為CONSLI，即連續大滑移，如圖2所示：

技術干貨丨OptiStruct 非線性之前車門過開分析（內附模型下載）的圖2

圖2 拉桿與限位器之間大滑移接觸

CNTSTB接觸穩定性參數卡片

由于設置了連續大滑移的接觸，因此為了保證接觸穩定性需要添加CNTSTB卡片，其詳細設置如圖3所示：

技術干貨丨OptiStruct 非線性之前車門過開分析（內附模型下載）的圖3

圖3 CNTSTB卡片設置

CNTSTB卡片是用來定義接觸控制穩定參數的卡片，適用于幾何小變形/幾何大變形情況下的非線性靜態、非線性瞬態分析中的面面接觸以及點面接觸，在遇到接觸不易收斂，以及在計算接近完成（載荷增量達到0.98-1）時未能收斂情況下，使用該卡片可以保證良好的收斂性；在APSTB中選擇Y表示開啟接觸穩定，S0和S1這兩個參數所形成的時域相關的接觸穩定縮放因子可以控制計算過程中的接觸法向剛度，S0默認為1，在S1處需要設置較小的值如0.1以改善其收斂性，如圖4所示：

技術干貨丨OptiStruct 非線性之前車門過開分析（內附模型下載）的圖4

圖4 接觸縮放因子曲線

在初始時刻其預接觸的法向剛度最大，在計算完成時刻，將會逐漸釋放部分法向接觸剛度；卡片中的SCALE為法向剛度縮放系數，默認1.0，TRAFAC為切向剛度縮放系數，默認0.1。

NLCTRL非線性控制卡片

在設置非線性控制卡片時，推薦采用NLCTRL以取代NLPARM+NLADAPT組合，NLCTRL包含了NLPARM卡片中的初始載荷增量、收斂準則、最大迭代步等信息，同時也包含了NLADAPT卡片中的時間步長控制、接觸收斂控制和CUTBACK次數；NLCTRL采用了力收斂準則，位移收斂準則，力矩收斂準則和旋轉位移收斂準則，因此相較于NLAPRM的位移載荷及能量收斂準則，NLCTRL能夠提升收斂的精度和穩健性。

技術干貨丨OptiStruct 非線性之前車門過開分析（內附模型下載）的圖5

圖5 NLCTRL非線性卡片

在NLCTRL卡片的收斂準則中，TOLF表示力收斂準則，默認的收斂容差為0.005，TOLU表示位移收斂準則，默認的收斂容差為0.01，TOLM表示力矩收斂準則，默認的收斂容差為0.005，TOLR表示旋轉位置收斂準則，默認的收斂容差為0.01，在每個迭代步中，以上四個收斂準則必須全部滿足，該載荷增量才能完全收斂。

在設置好接觸對，接觸穩定性和非線性卡片后，計算得到結果如下：

技術干貨丨OptiStruct 非線性之前車門過開分析（內附模型下載）的圖6