抗凹分析的案例
LS-DYNA 隱式求解在發(fā)蓋抗凹性分析中應用 ￥25
抗凹性是衡量車身外覆蓋件使用性能的重要指標之一，車身外覆蓋件尺寸大，結構有一定的曲率和預變形，使用過程中在外載荷作用下其形狀發(fā)生凹陷撓曲甚至產生局部永久凹痕。新車開發(fā)過程中，頂蓋、側圍、翼子板、發(fā)蓋等車身覆蓋件必須進行抗凹性能設計。
主機廠常用Abaqus實現車身覆蓋件的抗凹性分析，本帖僅演示LS-DYNA 隱式求解在發(fā)蓋抗凹性方面應用，具體載荷大小及評價標準不做要求。
一 模型描述
? 發(fā)動機蓋抗凹分析有限元模型，網格尺寸為8mm（考察點區(qū)域網格尺寸為4mm），材料為非線性材料；
? 焊點用六面體單元模擬；
? 本次分析在發(fā)蓋模型中應用展示；
二 模型描述
? 發(fā)蓋模型考察點位置描述
三 抗凹分析工況
? 約束
全約束車身側鉸鏈安裝點自由度123456；約束鎖扣中心及緩沖塊自由度3。
? 載荷：
在每個考察點作為一個獨立工況進行抗凹分析，分兩步進行加載：
Step1:壓頭加載點處施加150N力；
Step2:卸載。
四 抗凹分析結果
加載位移及殘余位移云圖:
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展開 抗凹性分析知識點梳理
本節(jié)詳細內容出自《轎車發(fā)動機蓋抗凹性分析》-肖介平等。
加載位移曲線
400N的力垂直作用，上圖抗凹性評判標準出自張建偉的《汽車發(fā)動機蓋抗凹性的研究與應用》。
建議車身覆蓋件抗凹剛度
的檢驗要求是： 在 200N 載荷作用下的凹陷位移不超過
6.5mm 為合格。——出自韋勇等《基于ABAQUS 的汽車覆蓋件抗凹性分析》。
對于抗凹性能的檢驗尚沒有統(tǒng)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 。——出自王力《基于ABAQUS的汽車塑料翼子板抗凹性分析》。
分析開始時，將壓頭調整到與外邊面之間較小距離的位置，便于快速建立接觸關系，根據工程經驗此距離通常為0.5mm。
對于每個考察點的分析均采用兩個分析步：第一步，在壓頭上施加大小為1N的載荷，使壓頭與翼子板外表面之間建立接觸關系；第二步，施加大小為199N載荷，定義加載曲線為三角波，載荷由1N逐漸增大到199N，然后卸載。——出自王力《基于ABAQUS的汽車塑料翼子板抗凹性分析》
展開 某車型機罩抗凹分析 ￥10
二、分析步
因要考察殘余變形，需設置兩個分析步：
第一步：加載；
第二步：卸載；
輸出項設置：U、S、PEEQ等項即可
下文介紹建模注意點
附完整機罩抗凹模型
翼子板抗凹分析案例-OptiStruct 隱式非線性 ￥150
翼子板抗凹分析案例-OptiStruct 隱式非線性
附件是翼子板抗凹分析案例有限元模型
基于HyperMesh的某乘用車門外板抗凹分析及優(yōu)化
表3 試驗與仿真結果對比分析
對比表3分析結果，可以得出，樣件1與樣件2均滿足目標值，且方案1外板加強板結構優(yōu)化已滿足目標值，方案2增加補強膠片可以進一步提高車門外板的局部剛度，提升其抗凹性能。仿真分析結果與試驗結果有較好的一致性，說明了仿真結果的準確性，但綜合評估經濟性與整體性能方面的最優(yōu)化，可以將方案1運用到實際量產中。
4 結論
本文針對某轎車車門外板抗凹性能進行優(yōu)化，通過變更車門外板加強板結構與增加補強膠片，來提升外板的抗凹性能，并進行仿真分析與實驗驗證，得出如下結論：
1）試驗與仿真有較好的一致性，說明仿真分析的準確性。
2）優(yōu)化車門外板加強板與增加補強膠片均可以提升外板的局部剛度，提升其抗凹性能。
3）變更外板加強板結構對車門外板抗凹性能提升明顯，使其能夠達到目標值，且變更后的外板加強板可以一定程度上提升車門的側面碰撞性能。基于經濟性的原因，增加補強膠片可以作為外板剛度進一步提升的備選方案。
上述結論為后續(xù)車型開發(fā)過程中車門抗凹性能的提升奠定了基礎，為后續(xù)車門性能的深入研究提供了方向。
參考文獻
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[5] 黃金陵.汽車車身設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.
展開 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） ￥3
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(fā)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(fā)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(wěn)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(fā)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(tài)。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(tài)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。
展開 有限元軟件HyperMesh二次開發(fā)在汽車仿真行業(yè)的分析與應用
車身表面的抗凹陷特性也就需要滿足以下條件：
（1）施加一定載荷時，不發(fā)生過大的變形，即表面抗凹陷剛度足夠；
（2）卸載后殘余變形小，具體表現為無明顯的壓痕。<o：p style="font-family:宋體, SimSun;font-size:14px;box-sizing: content-box;"></o：p>
抗凹性是用戶選購新車的重要指標，抗凹性差導致車身外表掌壓剛度和指壓剛度低，影響用戶感受，而且車身表面易在外力作用下產生壓痕，影響外觀且易損傷銹蝕。通過抗凹分析發(fā)現汽車外板薄弱點，校驗其抗凹性能，給出優(yōu)化建議和方案。<o：p style="font-family:宋體, SimSun;font-size:14px;box-sizing: content-box;"></o：p>
本文利用TCL語言基于HyperMesh進行二次開發(fā)抗凹分析自動化工具，使抗凹分析流程自動化、準確化。<o：p style="font-family:宋體, SimSun;font-size:14px;box-sizing: content-box;"></o：p>
2、傳統(tǒng)抗凹性分析方法<o：p style="font-family:宋體, SimSun;font-size:14px;box-sizing: content-box;"></o：p>
抗凹分析的工作過程分為預分析和抗凹性分析兩步，首先通過預分析篩選外表面的薄弱點作為考察點，然后進行抗凹分析，建立壓頭模型與接觸關系，對考察點逐個校核。<o：p style="font-family:宋體, SimSun;font-size:14px;box-sizing: content-box;"></o：p>
傳統(tǒng)抗凹分析方法一般采用均布壓強或重力場法篩選考察點，通常不能準確找到最薄弱的點，如圖3所示。
展開 車門三種不同抗凹點選取方法的對比研究
摘要：車門抗凹陷性能非常重要。本文對汽車中門抗凹分析中確定抗凹點位置的三種方法（加載均布壓強、加載重力場、模態(tài)分析）進行研究，結果表明加載均布壓強的方式最好，能準確、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)中抗凹性選點提供參考。
關鍵詞：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量和使用性能的重要指標之一。目前汽車的輕量化和節(jié)能是現代汽車工業(yè)的主流。因此厚度薄，質量輕的高強度鋼板被廣泛應用于汽車外覆蓋件。而車門外板剛性嚴重影響用戶對整車品質的感知度，所以需要對外覆蓋件進行抗凹分析。目前抗凹分析過程中確定抗凹分析點位置的方式有很多種，為保證分析的準確性以及完整性需要對選點方式進行研究。本文以中門外板為對象，對比三種不同選點方式的優(yōu)略。
2 建模
首先根據設計部門提供的幾何，使用HyperMesh軟件對中門（包括內板、外板、加強件和鉸鏈）進行網格劃分，中門網格由殼單元組成，鉸鏈亦劃分為殼單元。網格劃分后賦予各組件對應的材料和屬性。其次，根據設計要求，用HyperMesh中自帶的connector及其它一維單元對模型進行連接，建立相應的約束和載荷，最后求解計算、后處理。此次分析模型如圖1所示。Y向為車身長度方向，X向為車身寬度方向。
3 選取車門抗凹點的三種方式
車門抗凹性分析中需先確定門外板抗凹點位置。目前已知的抗凹點選取方式有三種：1、通過在車門外板加載均布壓強確定。2、通過對車門整個模型加載重力場確定。3、通過模態(tài)分析確定。本文以汽車中門為對象對三種不同的抗凹點選取方式進行研究。
3.1 方法一：均布壓強法
第一種方法采用加載均布壓強。
展開 HyperWorks在某車帶天窗頂蓋的剛度分析中應用
對某車型開天窗后的頂蓋進行了抗凹性分析，分析結果與實驗較一致。根據分析結果對頂蓋的整體剛度性能做了評價，并提出了優(yōu)化方案，經試驗檢測證明優(yōu)化改進后的頂蓋剛度性能得到了明顯的改善。
HyperWorks在某車帶天窗頂蓋的剛度分析中應用
摘要：汽車外板的抗凹性能是反映外板使用性能的重要特性，本文應用HyperMesh前后處理軟件，分析某車帶天窗頂蓋的剛度。考慮了材料、幾何及邊界的復雜非線性，模擬天窗的夾緊，對某車型開天窗后的頂蓋的抗凹性能進行了模擬分析。通過對頂蓋的抗凹性分析及評價，為設計工程師提供了重要的參考價值。
關鍵詞： 頂蓋, HyperMesh, 靜剛度，動剛度, 靜應力
1 前言
汽車頂蓋開天窗后，局部剛度會降低，當剛度不足時，在高速行駛，會產生震動及噪音，影響汽車的使用性能，嚴重的情況下天窗會掉下。汽車頂蓋的局部抗凹性能是反映頂蓋剛度性能的重要特性, 因此其抗凹性能分析越來越受到設計部門的重視。
HyperMesh是一個高性能的有限元前、后處理器，擁有全面的 CAD和CAE求解器接口、強大的幾何清理和網格劃分功能，能夠高效地建立各種復雜模型的有限元和有限差分模型[1]。本文借助HyperMesh前處理軟件和非線性求解器的計算方法，對某車型頂蓋剛度通過抗凹性仿真模擬進行了對比分析，得到120N載荷下天窗的頂蓋局部位移曲線及云圖，為整車開發(fā)的前期設計提供了參考。
2 分析模型
2.1 有限元模型的截取
頂蓋的有限元模型截取自白車身。在模型截取過程中既要使截取后的頂蓋模型計算后與實物保持一致，又要使有限元模型盡量簡單。鑒于以上考慮，將白車身及頂蓋總成的CATIA模型導入HyperMesh，并進行幾何清理，在HperMesh軟件中截取白車身的有限元模型，模型網格的基本尺寸采用5mm×5mm建模，共有154640 個單元。最后的模型如下圖1所示。
展開 基于optistruct車門抗凹簡易模擬（掌壓） ￥70
汽車外覆蓋件的抗凹性直接影響著整車的外觀品質。通常采用指壓和罐壓兩種工況進行抗凹性分析。在Hyperworks/optistruct中進行前處理，準靜態(tài)非線性分析。分析外覆蓋件局部區(qū)域受外力作用下的彈性恢復性能，及外力卸載后的殘余變形。
采用殼單元，基本網格尺寸10mm，受壓部位局部網格尺寸2mm，并保證網格質量。
接觸定義：外板于探頭接觸部位定義接觸，接觸對的類型通常為面面接觸，選取網格較粗剛度較大的探頭作為主面，選取網格較密剛度較小的外板作為從面。在Hyperworks/optistruct接口模塊定義接觸面、接觸屬性。
抗凹薄弱部位的選取：1、對外覆蓋件與車身相連接部位進行全自由度約束，基于模態(tài)分析，選取剛度較弱的位置作為參考點。2、對外覆蓋件與車身相連接部位進行全自由度約束，在覆蓋件沿著單元法向施加1e-3單位壓強，考察剛性薄弱部位。
車門抗凹分析結果動畫
提取加載力和位移信息：
繪制加載力與位移曲線
力-位移曲線（加載/卸載）
本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
展開 
一種新型轎車前艙蓋結構優(yōu)化分析
由表3-3可知，方案二在減重與模態(tài)剛度分析中結果較為理想，其一階模態(tài)與剛度均基本滿足設計要求，且在減重上比其他方案較為理想，故最終選定為設計方案。再對方案二進行抗凹性能驗證，其驗證取點位置如圖3-7所示，其抗凹分析結果見表3-4所示，其抗凹性均滿足強度要求，但其抗凹性能與行人保護頭部碰撞分析有待進一步研究驗證。
4 結論
通過對前艙蓋的優(yōu)化設計分析找到了最優(yōu)設計方案，該方案可使前艙蓋總成模態(tài)提高18%，側向剛度提高26%，前艙蓋總成重量減輕11.4%。且優(yōu)化后的前艙蓋總成抗凹性能滿足設計要求。本優(yōu)化方法可以對前艙蓋總成設計產生積極的指導作用，在設計初期可以大大節(jié)約新產品的設計資源，并提升設計質量和效率。
展開 HyperWorks 在某車帶天窗頂蓋的剛度分析中應用
汽車外板的抗凹性能是反映外板使用性能的重要特性，本文應用HyperMesh前后處理軟件，
分析某車帶天窗頂蓋的剛度。考慮了材料、幾何及邊界的復雜非線性，模擬天窗的夾緊，對某車
型開天窗后的頂蓋的抗凹性能進行了模擬分析。通過對頂蓋的抗凹性分析及評價，為設計工程師
提供了重要的參考價值。
陸志成_HyperWorks在某車帶天窗頂蓋的剛度分析中應用.pdf
技術精選案例第二期之#Hypermesh#的精華內容
用Simufact.welding做焊接仿真 - 一個汽車零部件的焊接過程
汽車外板的抗凹性能是反映外板使用性能的重要特性，本文應用HyperMesh前后處理軟件，分析某車帶天窗頂蓋的剛度。考慮了材料、幾何及邊界的復雜非線性，模擬天窗的夾緊，對某車型開天窗后的頂蓋的抗凹性能進行了模擬分析。通過對頂蓋的抗凹性分析及評價，為設計工程師提供了重要的參考價值。
HyperWorks在某車帶天窗頂蓋的剛度分析中應用
Billy Wight在2006年從加州大學圣迭戈分校畢業(yè)并獲得機械工程學位之后，成功創(chuàng)建了Luxon Engineering產品研發(fā)公司。該公司憑借專業(yè)的工程技術團隊，專注于航空、汽車、能源、醫(yī)療等多個行業(yè)的機械設計和優(yōu)化問題，強調采用計算機輔助工程分析（CAE）工具驅動設計流程。他們通過HyperWorks CAE工具對產品進行仿真分析，幫助客戶縮短產品研發(fā)周期并降低生產成本。
提升機械性能、降低生產成本 HyperWorks在太陽能電池板系統(tǒng)設計中的應用
更多精彩案例，點此進入
展開 技術精選案例第七期之#hyperworks#的精華內容
基于HyperWorks的裝載機車架結構分析及優(yōu)化
本文應用 HyperWorks 軟件建立某裝載機車架 CAE 模型,通過 RADIOSS 計算求解,獲得了 車架的應力云圖,找到了車架主要受力危險區(qū)域。通過應用 OptiStruct 對該車架關鍵零件進行拓撲優(yōu)化，得到了更加合理的結構，大大提高了車架的剛度和強度。
HyperWorks在某車帶天窗頂蓋的剛度分析中應用
汽車外板的抗凹性能是反映外板使用性能的重要特性，本文應用HyperMesh前后處理軟件，分析某車帶天窗頂蓋的剛度。考慮了材料、幾何及邊界的復雜非線性，模擬天窗的夾緊，對某車型開天窗后的頂蓋的抗凹性能進行了模擬分析。通過對頂蓋的抗凹性分析及評價，為設計工程師提供了重要的參考價值。
HyperWorks在船舶甲板支撐結構設計中的應用
文章應用HyperWorks軟件評估了液壓折臂吊下甲板支撐構件的強度，并進一步應用OptiStruct模塊對液壓折臂吊下的船舶甲板支撐結構進行了尺寸優(yōu)化設計。優(yōu)化過程中將甲板支撐構件尺寸參數作為變量，將中國船級社規(guī)范中規(guī)定的許用應力指標作為約束，將支撐結構總質量最小作為優(yōu)化目標，最終得到了滿足規(guī)范要求的甲板支撐構件最優(yōu)尺寸。
HyperWorks在船舶甲板支撐結構設計中的應用
本文針對某款車型的行李箱在強度耐久試驗中存在因剛性不足而導致面板變形，行李箱蓋難以扣鎖之問題，利用HyperWorks建立行李箱的有限元模型，通過OptiStruct求解器對結構強度進行分析，并提出結構整改建議，對比參考樣車后采用最佳優(yōu)化方案，最終實車通過強度耐久試驗，滿足設計要求。
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