摘要：車門抗凹陷性能非常重要。本文對(duì)汽車中門抗凹分析中確定抗凹點(diǎn)位置的三種方法（加載均布?jí)簭?qiáng)、加載重力場(chǎng)、模態(tài)分析）進(jìn)行研究，結(jié)果表明加載均布?jí)簭?qiáng)的方式最好，能準(zhǔn)確、完整地反映抗凹分析中車門外板剛度薄弱位置，為后續(xù)車型開發(fā)中抗凹性選點(diǎn)提供參考。 

關(guān)鍵詞：HyperMesh， 抗凹分析 

1 引言 

      抗凹陷能力是衡量汽車外覆蓋件表面質(zhì)量和使用性能的重要指標(biāo)之一。目前汽車的輕量化和節(jié)能是現(xiàn)代汽車工業(yè)的主流。因此厚度薄，質(zhì)量輕的高強(qiáng)度鋼板被廣泛應(yīng)用于汽車外覆蓋件。而車門外板剛性嚴(yán)重影響用戶對(duì)整車品質(zhì)的感知度，所以需要對(duì)外覆蓋件進(jìn)行抗凹分析。目前抗凹分析過程中確定抗凹分析點(diǎn)位置的方式有很多種，為保證分析的準(zhǔn)確性以及完整性需要對(duì)選點(diǎn)方式進(jìn)行研究。本文以中門外板為對(duì)象，對(duì)比三種不同選點(diǎn)方式的優(yōu)略。 

2 建模 

      首先根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的幾何，使用HyperMesh軟件對(duì)中門（包括內(nèi)板、外板、加強(qiáng)件和鉸鏈）進(jìn)行網(wǎng)格劃分，中門網(wǎng)格由殼單元組成，鉸鏈亦劃分為殼單元。網(wǎng)格劃分后賦予各組件對(duì)應(yīng)的材料和屬性。其次，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，用HyperMesh中自帶的connector及其它一維單元對(duì)模型進(jìn)行連接，建立相應(yīng)的約束和載荷，最后求解計(jì)算、后處理。此次分析模型如圖1所示。Y向?yàn)檐嚿黹L度方向，X向?yàn)檐嚿韺挾确较颉?/p>

3 選取車門抗凹點(diǎn)的三種方式 

      車門抗凹性分析中需先確定門外板抗凹點(diǎn)位置。目前已知的抗凹點(diǎn)選取方式有三種：1、通過在車門外板加載均布?jí)簭?qiáng)確定。2、通過對(duì)車門整個(gè)模型加載重力場(chǎng)確定。3、通過模態(tài)分析確定。本文以汽車中門為對(duì)象對(duì)三種不同的抗凹點(diǎn)選取方式進(jìn)行研究。 

3.1 方法一：均布?jí)簭?qiáng)法 

      第一種方法采用加載均布?jí)簭?qiáng)。約束車門鉸鏈安裝點(diǎn)和門鎖中心點(diǎn)1-6自由度，只對(duì)中門外板加1E-4MPa均布?jí)簭?qiáng)，然后求解計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定抗凹點(diǎn)位置。圖2為加壓強(qiáng)后外板位移云圖，由此可見外板中部以及左上角部位剛度較弱，即承受相同載荷下，此處變形較大。抗凹分析一般在大變形區(qū)域（圖中所示紅色區(qū)域）均勻選取6—10個(gè)抗凹分析點(diǎn)，然后進(jìn)行抗凹分析。

      如圖3所示選取11個(gè)抗凹點(diǎn)，抗凹點(diǎn)具體位置見圖3。對(duì)圖3中的各個(gè)位置進(jìn)行抗凹分析，載荷大小40N，分析結(jié)果如表1所示，其中點(diǎn)9的位移最大，為1.54357mm，剛度最弱。

3.2 方法二：重力場(chǎng)法 

      第二種方法采用加載重力場(chǎng)。約束車門鉸鏈安裝點(diǎn)和門鎖中心點(diǎn)1-6自由度。對(duì)整個(gè)中門模型沿全局坐標(biāo)系X方向加載1G的重力場(chǎng)。計(jì)算結(jié)果如圖4所示，由圖可知中門外板部分區(qū)域變形較大，且大變形區(qū)域與方法一相近，但不明顯。按照此種方法進(jìn)行抗凹選點(diǎn)，選點(diǎn)不全面、不充分，影響分析的準(zhǔn)確性。因此不推薦使用。

3.3 方法三：模態(tài)分析法 

      第三種方法采用模態(tài)分析法。約束車門鉸鏈安裝點(diǎn)和門鎖中心點(diǎn)1-6自由度，對(duì)中門進(jìn)行模態(tài)分析，結(jié)果如圖5所示，分析結(jié)果仍然關(guān)注垂直外板方向的位移。截取模態(tài)分析結(jié)果，獲得模態(tài)位移較大的位置。

      根據(jù)圖5可知a、b、c、f中變形較大區(qū)域與方法一計(jì)算結(jié)果一致。d、e中顯示的變形較大區(qū)域在方法一變形較大區(qū)域附近。d處的最大變形為1.43447mm，小于方法一中最大位移1.54357mm。e處位于車門鎖芯位置，形狀有突變，不適合做抗凹。f中變形最大區(qū)域位于粘膠附近，此處附近門外板的剛度較好。總之，這種通過模態(tài)法獲取抗凹點(diǎn)分析的方法較復(fù)雜、選點(diǎn)范圍大、個(gè)數(shù)多、工作量大，鑒于實(shí)際抗凹試驗(yàn)的選點(diǎn)方式，亦不推薦使用。 

3.4 三種方式對(duì)比 

      為了比較三種不同選點(diǎn)方法的優(yōu)劣，分析模型采用一致的約束方式。通過對(duì)比，均布?jí)簭?qiáng)法既簡(jiǎn)便又準(zhǔn)確，而且各區(qū)域的結(jié)果差異明顯，分布清晰；重力場(chǎng)法的選點(diǎn)位置與均布?jí)簭?qiáng)法相近，但結(jié)果差異不明顯，需較多的經(jīng)驗(yàn)輔助判斷；模態(tài)分析法獲得的抗凹點(diǎn)不完全準(zhǔn)確，另外計(jì)算模態(tài)階次較多，數(shù)據(jù)量大。推薦使用均布?jí)簭?qiáng)法進(jìn)行抗凹選點(diǎn)。 

4 總結(jié) 

      本文利用HyperMesh和有限元求解器對(duì)車門抗凹點(diǎn)的不同選點(diǎn)方式進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為均布?jí)簭?qiáng)法的結(jié)果準(zhǔn)確、全面、清晰，與另外兩種方法相比具有較大的優(yōu)勢(shì)，推薦使用。