SUV車型翼子板的abaqus抗凹性分析（含源文件及某知名品牌SUV車型翼子板的分析報告）

小旋風理虧

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抗凹性是汽車外覆蓋件性能的重要評價指標。在傳統汽車上，翼子板通常采用鋼板沖壓而成。隨著輕量化技術的發展，塑料翼子板技術逐漸被使用。目前關于塑料翼子板的抗凹性的研究較少。本文通過建立翼子板的有限元模型，采用ABAQUS非線性分析，計算得到所考察區域的抗凹變形情況，研究了某B級轎車的塑料翼子板的抗凹性能，為塑料翼子板的工程設計提供參考。

翼子板是汽車車身上安裝的重要大型外覆蓋件，對汽車的整體造型、工藝及剛度強度性能均有很高的要求。翼子板通常與側圍A柱、發動機蓋、前大燈、前保險杠、雨刮蓋板以及擋泥板等進行搭接，使得整個翼子板的安裝結構設計復雜，通常有7個左右安裝點。翼子板是影響整車外觀效果的重要區域，其與周邊連接件的間隙段差要求也很高，所以翼子板必須具有足夠的剛度，使其在日常使用中能夠很好的保持零件形狀。同時，從碰撞安全和行人保護的角度考慮，翼子板義不能過硬，避免低速碰撞時對行人產生較大的傷害。這些要求綜合起來，就使得翼子板的結構往往設計的非常復雜。

傳統汽車翼子板采用薄鋼板沖壓而成，由于結構復雜其沖壓工序通常有6個甚至更多的工序，沖壓成型和修邊工藝復雜，模具成本較高。相比而言，采用塑料件制造翼子板則能很好的解決這些問題，而且塑料件具有模具少、重量輕、強度低（碰撞時對人傷害小）等顯著的優點。當前，世界汽車新技術主要向輕量化、節能環保的方向發展。有研究表明，汽車自重每減少10%，燃油的消耗可降低6%～8%。采用塑料翼子板代替傳統的金屬翼子板，是一種發展趨勢。目前國外很多主機廠逐漸使用了塑料翼子板的新技術來代替鋼板沖壓翼子板，如路虎、梅賽德斯奔馳，阿爾法·羅密歐、雷諾、標致、日產等都有車型在使用。

翼子板等外覆蓋件的一個重要性能評價指標就是抗凹性。關于汽車外覆蓋抗凹性，技術人員進行了大量研究。李東升等研究了汽車金屬覆蓋件的抗凹性指標的基本理論，認為抗凹剛度K是評價抗凹性的主要指標。但是，論文中沒有提到外板抗凹時可能發生“屈曲”的特征。刑志遠研究了汽車引擎蓋的抗凹剛度；趙世宜等研究了貨車車門外板的抗凹性；黃湛等研究了微型客車覆蓋件的抗凹性。這些研究都是基于金屬鈑金件外板的抗凹分析，關于塑料件的抗凹性并沒有涉及。

本文采用ABAQUS隱式分析模塊.建立某B級轎車塑料翼子板的有限元模型，分析其抗凹性，為塑料翼子板的性能開發提供參考。

1 抗凹性基本理論

車身外覆蓋件屬于雙曲度扁殼類結構。汽車翼子板由多個安裝點固定于車身，其抗凹性問題屬于扁殼受橫向載荷的變形及穩定性問題。根據板殼理論，雙曲度扁殼在承受外載荷為q時，取局部微曲面，有下列基本微分方程：

為所考察微面附近曲率。

仿照彈性力學中求解平面問題的方法，通過應力函數φ（x，y）表示的所考察微面的薄膜內力關系式為：

微面內的彎曲內力可由下式求得：

由基本微分方程組（1）解得應力函數φ（x，y）和位移函數∞（x，y），然后代入到方程組（2）和（3），即可由ψ（x，y）求解薄膜內力，由∞（x，y）求解彎曲內力。

2 抗凹性評價方法

2.1 線性指標

當車身外板承受較小載荷時，其發生凹陷位移∞和外載荷q之間存在線性關系，此時將外板抵抗凹陷撓曲變形的能力稱之為抗凹剛度。如圖1所示，是某轎車翼子板抗凹試驗曲線，從圖中可看出，在施加外載荷小于100N時，載荷一位移曲線基本上是線性的。在線性范圍內，當外載荷撤銷時，車身覆蓋件外板恢復為初始狀態。抗凹剛度是反映翼子板性能的重要指標之一。

在設計和生產實踐中，對于靜態指標的評價，通常是通過在外板施加一個特定的載荷，然后測試對應的位移來考察。如果產生的位移在目標值內，即認為抗凹剛度滿足設計要求，反之亦然。對于此性能的檢驗，尚沒有統一的標準。比如，福特汽車公司設計部門的車身外覆蓋件檢驗要求是：在施加90N集中力作用下，外板的位移不超過3mm為合格。