本文針對車門垂向剛度問題，建立帶A柱前車門有限元模型，利用MSC.Nastran對車門進行垂向剛度分析，并根據Nastran計算結果進行分析，進一步提出提高車門垂向剛度優化方案，為設計部門提供一種高效可行的改進方案。

 1 前言

     車門是車身設計中十分重要而又相對獨立的一個部件，車門剛度不足會引起車門邊角處的變形量過大，引起車門卡死、關閉力增大、密封不嚴導致漏風、滲水以及內飾脫落的現象。隨之產生車門的振動，帶來噪音，降低乘坐舒適性。因此對車門剛度有一定的要求。

     車門垂向剛度是車門剛度分析的一項重要指標。車門垂向剛度分析是模擬車門在打開一定角度狀態下，由于人員上下以及人員利用車門支撐身體而產生的垂直載荷作用下，能夠保持一定的抵抗變形的能力，以及卸載后恢復原有形狀的能力。本文以某轎車前車門為例，運用Altair HyperMesh軟件建立帶A柱前車門有限元模型，在MSC.Nastran中對車門進行垂向剛度分析，并通過對Nastran計算結果進行分析，提出了提高車門垂向剛度設計方案，為設計部門提供快速可行的改進方案。

 2 有限元模型建立與分析方法

     2.1 網格劃分

     本次車門分析主要采用四邊形單元，三角形單元占總單元數的比重控制在一定的百分比之內。單元總數的規模可根據計算機硬件能力確定。前車門有限元模型：

 2.2 邊界條件

     車門垂向剛度分析約束車身截取斷面處節點123456自由度，車門鎖銷中心點2自由度，如圖2所示。

2.3 載荷

     載荷作用點為鎖銷中心點，方向垂直向下，計算結果讀取該點在垂直方向上的位移。

     載荷分兩個工況：

     加載：模擬加載過程，載荷大小為1000N。

     卸載：模擬卸載過程，得到車門在加載過程后的殘余變形，載荷大小為1E-6N。

     2.4 輸出卡片設置

     輸出卡片需設置讓其輸出各個節點的位移，同時輸出應力和應變能。設置如下：

       

       圖3 輸出卡片設置

3 計算結果

     3.1 位移云圖

     車門垂向剛度的位移云圖如圖4所示：

          圖4 位移云圖

     3.2 應力云圖

     車門垂向剛度的應力云圖如圖5所示：

   圖5 應力云圖

     位移云圖可以方便大家對車門垂向位移進行直觀判斷，可以清楚的了解車門的垂向剛度。而應力云圖可以直觀顯示結構中吸收能量最集中的部位，讓我們了解到能量的分布。通過對應力集中的部位進行加強就可以通過提高局部剛度從而對車門垂向剛度進行整改。上圖顯示應力主要集中于車門下鉸鏈加強件處，下面就可以集中精力對其進行整改。

 4 優化方案及結果

     4.1 優化方案

     表1 優化方案

4.2 優化結果

     優化方案分析結果圖表2所示：

     表2 優化結果

5 結論

     通過對車門下鉸鏈加強件進行優化分析，得到較為理想的設計方案，將原始方案與優化方案相比較，可以清楚地看到優化方案的彈塑性變形都有明顯降低。