車門抗凹分析的案例
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(zhì)。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(fù)性能，及外力卸載后的殘余變形。
采用殼單元，基本網(wǎng)格尺寸10mm，受壓部位局部網(wǎng)格尺寸2mm，并保證網(wǎng)格質(zhì)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(wǎng)格較粗剛度較大的探頭作為主面，選取網(wǎng)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(jié)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(guān)操作見附件、收費內(nèi)容部分，凡購買本案例的朋友，結(jié)合附件中的模型及相關(guān)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 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(jié)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(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)量輕的高強度鋼板被廣泛應(yīng)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(zhì)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(jù)設(shè)計部門提供的幾何，使用HyperMesh軟件對中門（包括內(nèi)板、外板、加強件和鉸鏈）進行網(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應(yīng)的材料和屬性。其次，根據(jù)設(shè)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(yīng)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 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(jié)果對比分析
對比表3分析結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)果與試驗結(jié)果有較好的一致性，說明了仿真結(jié)果的準確性，但綜合評估經(jīng)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(chǎn)中。
4 結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)構(gòu)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(cè)面碰撞性能。基于經(jīng)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(jié)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(chǔ)，為后續(xù)車門性能的深入研究提供了方向。
參考文獻
[1] 王開松,王小睿,尹廣,等.基于ABAQUS的車門外板抗凹性能分析[J].安徽理工大學學報(自然科學版),2018,38(2):44-47.
[2] 趙世宜,魏寧波,王繼鋒.基于Radioss的車門外板抗凹性分析[J].汽車實用技術(shù),2012,37(10):31-34.
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[4] 韋永平,鄧國紅,楊鄂川,等.某乘用車車門抗凹陷性能分析及優(yōu)化[J].重慶理工大學學報(自然科學),2014,28(3):28-32,43.
[5] 黃金陵.汽車車身設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.
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(shè)置兩個分析步：
第一步：加載；
第二步：卸載；
輸出項設(shè)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
抗凹性分析知識點梳理
本節(jié)詳細內(nèi)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(yīng)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(shè)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(diào)整到與外邊面之間較小距離的位置，便于快速建立接觸關(guān)系，根據(jù)工程經(jīng)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(guān)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 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
LS-DYNA 隱式求解在發(fā)蓋抗凹性分析中應(yīng)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(jié)構(gòu)有一定的曲率和預(yù)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(chǎn)生局部永久凹痕。新車開發(fā)過程中，頂蓋、側(cè)圍、翼子板、發(fā)蓋等車身覆蓋件必須進行抗凹性能設(shè)計。
主機廠常用Abaqus實現(xiàn)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(yīng)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(wǎng)格尺寸為8mm（考察點區(qū)域網(wǎng)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(yīng)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(cè)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(jié)果
加載位移及殘余位移云圖:
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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(guān)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(jié)構(gòu)。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(jù)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(yīng)力函數(shù)φ（x，y）表示的所考察微面的薄膜內(nèi)力關(guān)系式為：
微面內(nèi)的彎曲內(nèi)力可由下式求得：
由基本微分方程組（1）解得應(yīng)力函數(shù)φ（x，y）和位移函數(shù)∞（x，y），然后代入到方程組（2）和（3），即可由ψ（x，y）求解薄膜內(nèi)力，由∞（x，y）求解彎曲內(nèi)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(guān)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(nèi)，當外載荷撤銷時，車身覆蓋件外板恢復(fù)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(shè)計和生產(chǎn)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(yīng)的位移來考察。
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