基于系统的轿车车门下沉刚度分析及结构优化

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1、基于系统的轿车车门下沉刚度分析及结构优化摘要：针对轿车车门下沉的问题，以轿车车门为研究对象，建立了车门下沉刚度的有限元模型，对轿车车门下沉刚度的各影响因素进行了分析并优化.就车门在不同的边界条件下，系统地分析了螺栓简化方式、螺栓预紧力大小、铰链、车门钣金及车身钣金对车门下沉刚度的影响，根据实验数据和分析结果给岀了改善车门下沉刚度的最佳设计参数.关键词：午门；下沉刚度；结构优化；System-basedsinkingstiffnessanalysisandstructureoptimizationofcardoorAbstract：A

2、imedattheproblemofcardoor'ssinking,thecardooristakenasinvestigationsubjecttoestablishthefiniteelementmodelofthecardoor’ssinkingstiffness,andthenanalyseandoptimizevariousinfluencingfactorsofthesinkingstiffnessofthecardoor.Forthecardoorunderdifferentboundaryconditions，th

3、einfluenceoftheboltsimplifyingmode，pretensionmagnitudeofbolt，hinge，cardoorsheetmetal,andcarbodysheetmetalonthesinkingrigidityofcardoorissystematicallyoptimized.Basedontheexperimentaldataandanalysisresults,theoptimaldesignparametersaregivenforimprovementonsinkingstiffne

4、ssofcardoor.Keyword：cardoor;sinkingstiffness;structureoptimization;车门下沉刚度是指车门在打开状态下，在承受自重载荷时抵抗变形的能力.车门下沉刚度不足会导致车门拐角处的变形量加大，卡死车门、增大关闭力、漏风、渗水、漏声以及内饰脱落等现象，严重时会使车门的振动剧增，降低乘坐舒适性;在汽车受到侧面碰撺时，刚度不足的车门产生的变形会过大，影响到驾驶员和乘客的生存空间，对碰撺安全性能产生关键性的影响.因此对车门下沉刚度的研究有一定的实践意义.目前国内外对轿车车门下沉刚度的研宄

5、已很成熟，但大多是对螺栓预紧力、车门钣金、车门较链等单个影响因素进行研宄，系统地对各个影响因素进行综合分析还未进行过1.本文借助HyperMesh前处理软件和abaqus求解器，并结合现场试验结果，确定车门下沉刚度各影响因素的分析项目以及优化目标值，并通过CAE分析计算和现场试验验证，为车门结构设汁与优化提供科学依据.1车门模型的建立1.1车门系统结构及要求车门系统总体结构如图1所示，主要由车门骨架及内、外板、车门护板、门窗、车门玻璃、手柄、车门铰链及车门密封条等机构组成.车门系统设计吋要考虑整车的造型效果、进出方便、侧刖视野、密封

6、性、噪声控制以及乘座空间等各个因素.因此，设计吋，既要保证车门与整车在造型和结构7/面的协调一致，还要保证车门本身制造、装配工艺要求以及维修拆解方便，更需要考虑车辆使用生命周期内，《压水清洗、盐腐、化学试剂侵蚀、《低温等使用环境对产品性能的影响1.2车门建模及分析工况定义本文借助HyperMesh前处理软件和abaqus求解器，仅对车门下沉刚度进行分析，考虑车门在刚性边界及柔性边界条件下不同螺栓模拟形式、螺栓预紧力大小、车门钣金件及车身钣金件对下沉的影响，识别出影响因素并对车门下沉进行改进121.在HyperMesh前处理软件中建立

7、了车门系统的有限元及连接焊点模型，并在abaqus求解器中运行求解.本模型网格的基本尺寸采用5mmx5mm建模，焊点处认为是刚性的，采用耦合自由度ACM模拟，建立胶条及加入车门附件的质量，使建立的模型重量与实际车门系统尽可能一致，车门铰链采用实体建模，M格人小3mm，最终建立出的有限元模型如图2所示.车门下沉分析中考虑其自重和车门把手加载两大类裁荷工况，外力为500N，加裁在锁扣处，方向垂直向下，如图3所示.施加裁荷具体步骤:裁荷1:螺栓预紧力作用（考虑螺栓预紧力时需要），具体加载方式见表1,表中的4个模型指的是螺栓预紧力的4种加载

8、方式;载荷2:车门自重作用;载荷3:车门重力及500N外载作用;载荷4:车门重力及去掉500N外裁力.建立车门系统的有限元及连接模型，施加合理的载荷，分析车门在刚性和柔性边界条件下各因素对下沉的影响，并对其进行改进.2车门下沉影响因素