抗凹性
關注創建者：CAE追夢者 創建時間：2020-10-05
抗凹性的實例教程
本節詳細內容出自《轎車發動機蓋抗凹性分析》-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 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。
展開 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生凹陷撓曲甚至產生局部永久凹痕。新車開發過程中，頂蓋、側圍、翼子板、發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
? 發動機蓋抗凹分析有限元模型，網格尺寸為8mm（考察點區域網格尺寸為4mm），材料為非線性材料；
? 焊點用六面體單元模擬；
? 本次分析在發蓋模型中應用展示；
二 模型描述
? 發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:
PS: 精通軟件，學習點滴知識，請關注并點贊哦，謝謝。
需要源文件的請在表達小心意后私有留下郵箱，我將盡快發送給你，僅供參考學習！
展開 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。通過抗凹分析發現汽車外板薄弱點，校驗其抗凹性能，給出優化建議和方案。<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 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，并提出了優化方案，經試驗檢測證明優化改進后的頂蓋剛度性能得到了明顯的改善。
抗凹性的最新內容
3-零件的表面硬度、抗凹性和剛度都比較好；
4-對于汽車沖壓件來說，可以得到超高強度的車身零件，從而能夠壓薄零件厚度，減少車身加強板的數量，提高車身的碰撞性能，實現車身的有效減重。這就使得汽車行業普遍采用熱成形技術。
上述這些優點不足以說明熱沖壓就沒有缺點。
車門抗凹性，反映的是外板在受到外部載荷時，抵抗局部凹陷、變形的能力，是用戶主觀評價的重要因素[2]，其性能的優劣，會對車輛在高速行駛過程中的抖動有一定的影響。針對其抗凹性能的評估，行業內普遍做法是考察加載點的變形量、是否存在油罐現象，以及殘余變形量是否符合設定的目標值，且為了增加車門外板的剛度，通常會在內外板之間增加支架，增加板材料厚，優化板材結構或者在外板內側增加補強膠片，來使其滿足設計要求。
通過OptiStruct求解可得，鋼制發動機罩的抗凹性位移為2.60mm，經計算抗凹性剛度為57.47N/mm，滿足設計要求。
3.1.2局部受壓剛度工況
與抗凹性工況約束相同，對發動機罩正面施加合力為500N的均布載荷，如圖10所示。
本案例利用Hyperworks進行翼子板前處理,對某車型翼子板進行網格劃分和屬性定義,加載、約束及接觸創建等，并利用Abaqus進行翼子板抗凹性有限元分析計算。
與上一個案例《基于hyperworks+ABAQUS翼子板抗凹簡易模擬-02》不同的是本節案例的壓頭建立的是剛性體,且采用另外一種方法創建。
王超［2］在研究現有操作方法的基礎上開發了前門下垂剛度、自由模態等自動分析系統，在某微型車上進行了校核；蘇占龍等［3］設計了一套完全流程自動化的鈑金件抗凹性分析前處理平臺，將分析效率提高了92.8%；丁濤等［4］編寫了客車側翻分析的自動化流程工具，通過對比6名員工的手動操作時間，證明使用流程自動化方法可將分析時間減少62.23%～73.38%；張世友［5］開發了懸架零部件的CAE自動分析系統，涉及幾何清理
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，準靜態非線性分析。分析外覆蓋件局部區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。
3．材料應具有：良好的成形性、剛性、延伸性、抗凹性、耐腐性和焊接性等工藝性能。
4.材料應對機械結合及繼續加工如焊接、油漆、電鍍、機械加工和鉚接等有良好的適應性能。
冷沖壓過程中所用的板料大多為冷軋薄板，因具有板面平整、尺寸精度高而受到冷沖壓的青睞。因國家和地區而異，薄板的稱謂（或牌號）大相徑庭，但其組織結構及物化性能卻大同小異。
本案例利用Hyperworks進行翼子板前處理,對某車型翼子板進行網格劃分和屬性定義,加載、約束及接觸創建等，并利用Abaqus進行翼子板抗凹性有限元分析計算。
本案例利用Hyperworks進行翼子板前處理,對某車型翼子板進行網格劃分和屬性定義,加載、約束及接觸創建等，并利用Abaqus進行翼子板抗凹性有限元分析計算。
與冷沖壓相比較，熱沖壓加工有很多明顯的優勢；其優點有；
1、相對冷沖壓來說，熱沖壓的成形性比較好；2、在沖壓件加工時，如果設備噸位比較小的情況下，一般800T的高速液壓機就能滿足大部分車身零件熱沖壓的需要；3、尺寸精度好，冷沖壓件的強度只有600M Pa左右，而且存在明顯的回彈，但是熱沖壓件幾乎不會出現這種情況，熱沖壓件的強度在1500M Pa左右，幾乎沒有回彈現象；4、 零件的表面硬度、抗凹性和剛度都比較好
