冲压成形对汽车钣金件结构性能的影响研究

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1、第五届中国汽车车身开发与模具制造技术论文集冲压成形对汽车钣金件结构性能的影响研究茆汉湖叶远林石文山徐有忠吴沈荣(奇瑞汽车有限公司汽车工程研究院前瞻技术部，安徽省汽车NVH与可靠性重点试验室，安徽芜湖，241009)摘要：在整车设计过程中，通常车身结构分析是不考虑由于冲压成形引起的钣金厚度变化。残余应变等要素的影响，显然这是与实际情况不相符的．因此本文以某车型前门为对象，在冲压成形仿真分析的基础上，将仿真分析结果映射到有限元模型中进行了模态、刚度与抗凹特性等结构分析，并与传统的结构分析结果进行了对

2、比，大部分性能差异较小，但最大偏差达到了13％左右．关键词：冲压成形有限元分析结构性能单元映射Smdyon111nuenceofStampingFonllingonStmcturalPe墒manceofAutomobileSheetMetalAbstract：Invehicledesign，thethickneSschangcsandresidualstrainofsheetmetalbystampingfomingusuallyd彻’taccountforBIWstmctumlanaJysis

3、．Itisobviouslyinconsis“巴ntwiththe白ct．ne耐．ore，hereisacaseofthef而ntdoorofonevehicle．On山ebaSisofthestampingfomlingsimulation，thecalculationreSultsarem印pedintothefiniteelem∞tmodelsformodal，sti伍l镐sandd∞tingperfbmanceallalysis．Itiscomparedwiththetraditiona

4、lshlJcturalanalySjsresultS．MostofreSultShaveinapprecjabledia’erence’butthemaximumdeViatj彻reacheSabout13％．Keywords：staHlpingfo啪ing，finited锄∞tanalysis，s仉】cturalperf-omance'dementmapping1引言随着计算机技术和数值计算方法的广泛应用和快速发展，CAE仿真分析已成为工程师进行创新研究和创新设计最重要的工具和手段。车辆开发过

5、程中，利用有限元分析软件对车身刚度、模态、强度及疲劳特性进行分析已经比较普遍。但目前的车身钣金件结构分析中，往往使用名义厚度进行分析，没有考虑钣金冲压成形引起的厚度：应变等变化，与实际情况不相符。本文以某车型前侧门为例，首先进行冲压成形仿真分析，然后将冲压成形引起的厚度变化、塑性应变等结果映射引入到车门有限元分析模型中，进行车门模态、刚度和强度分析，并与传统的(不考虑成形影响的)分析结果作对比，研究冲压成形对汽车钣金件结构性能的影响。(注：出于保密考虑，本文研究中的有关数据做了一些假定处理，不能

6、代表实际情况。)2考虑冲压成形影响的车门刚度与模态分析2．1冲压成形分析及其结果采用～步法分析，经过模型检查与清理、调整冲压方向、圆整和指定零件外约束边界、施加约束力、摩擦系数和边界限制力系数等主要步骤来建立冲压仿真模型，然后提交计算，即可求解获得冲压仿真结果——包括零件的厚度、变薄率、成形性及塑性应变和主应变云图。如图2．1和图2．2分别为成形后的前门内板成形性和变薄率仿真结果。通过成形性云图，可以看出该模型的分析结果较好。通过变薄率云图，可以看出最大变薄率都控制在30％以内，仿真结果可以接受

7、。85第五届中国汽车车身开发与模具制造技术论文集图2l前门内扳成形性云图图22前门内扳变薄率云圄2．2传统结构分析模型的建立按传统方法，建立整个前门总成的静态刚度和模态分析模型，其中包括前门外板和内扳、加强板、玻璃导轨和防撞粱等多个零部件。各种部件之间还通过不同方式进行连接：前门外扳和内板通过压台处理，防撞粱与外板之间通过涂胶的形式连接，其他钣金件之间则采用焊点单元连接。2．3成形结果映射与调用由于成形分析模型的网格与结构分析模型的网格是不同的，因此，成形分析的结果应用到结构分析模型必须采用结果

8、映射方法来实现。通过可以定义映射的结果变量，如厚度和塑性应变，进行零件与成形件的坐标转换，并指定映射的搜索容差．这样就可以实现调用和映射，进一步作有关结构分析的参数设置，然后能够输出需要的工况分析文件。此文件包括了成形分析后的厚度信息和应变信息。图z3和图24分别表示映射后的内扳同格和外扳厢格模型。图23映射后的内板网格模型图24映射后的外扳阿格模型2．4两种仿真结果对比本次分析的前门结构分析模型对如下工况进行了分析，包括前门约束模态、前门窗框内外侧挤压刚度、前门横向剐度、前门锁安装点垂直刚度、