汽车覆盖件抗凹性实验评估及测量装置设计.pdf

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1、2016年(第38卷)第11期汽车工程AutomotiveEngineering2016(V01．38)No．112016221汽车覆盖件抗凹性实验评估及测量装置设计术成艾国，蒋风光，汲彦军，刘斌(湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082)[摘要]对汽车覆盖件抗凹性的评估指标和实验方法进行了介绍，并综合运用机械装置和LabVlEW程序，设计出一套抗凹性测量装置。该装置简单、实用，可供机械设计师参考。关键词：汽车覆盖件；抗凹性；实验评估；测量装置ExperimentalEvaluationandMeasuringDeviceDesignfortheDentResista

2、nceofAutomotiveClosurePansChengAiguo，JiangFengguang，JiYanjun&LiuBinHunanUniversity，StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturingforVehicleBody，Changsha410082[Abstract]Theevaluationindicatorsandexperimentmethodofthedentresistanceofautomotiveclosurepartsarepresented，andameasuringdevicefordentre

3、sistanceisdesignedbyusingmachineryandLabVlEWsoft—ware．Thedeviceissimpleandpractical，providingreferencesformechanicaldesigners．Keywords：automotiveclosureparts；dentresistance；experimentevaluation；measuringdevice刖舀早期的汽车总体设计时，从提高汽车操纵性、安全性和舒适性等方面考虑，需要研究对整车刚度的要求¨J。传统的车身刚度的研究内容主要包括整车弯曲刚度、整车扭转刚度和每个部件的贡献，而

4、不包括车身覆盖件的抗凹性。随着汽车工业的发展和不可再生能源的不断消耗，为了节约能耗，满足国家制定的严格的排放标准，汽车生产商不得不采用更薄的钢板作为汽车的外覆盖件旧J，再加上汽车外覆盖件本身尺寸大导致车身外覆盖件的抗凹性受到严重挑战，产生一系列问题，如行驶过程中受到飞沙、飞石等冲击载荷产生的外覆盖件的凹陷变形、振动、噪声等；此外，消费者在追求汽车安全性和舒适性的同时，也开始对汽车审美提出越来越苛刻的要求，汽车覆盖件在受到外载荷(如人为的触摸按压、积雪的静载荷、行进过程中的振动和碎石的冲击等)的作用而产生的凹陷挠曲甚至局部凹痕，将会严重影响汽车的美观，大大降低消费者对汽车的认可度。因此，汽车

5、覆盖件的抗凹性问题得到越来越多人的关注和研究。文献[3]中根据乘用车上典型的双曲扁壳覆盖件静态局部凹痕抗力实验结果，给出了双曲扁壳覆盖件和矩形双曲扁壳覆盖件局部凹痕抗力的定量评估指标；文献[4]中系统地给出了车身覆盖件的抗凹性定义，并总结了抗凹性的评价指标；文献[5]中利用ABAQUS软件对汽车车门进行了抗凹性的数值模拟；文献[6]中在数值模拟的基础上对发动机罩的抗凹性进行了优化。抗凹性的理论知识和有限元软件的应用13臻成熟。以上成果主要是关于抗凹性理论研究和相关的有限元软件应用。有限元分析虽然能够大致模拟出汽车覆盖件的抗凹性能，却并不能完全精确反映车身覆盖件的抗凹性，比较实用并且最有说服

6、力的抗凹性评价仍是基于实验完成的；而且即使有限元分析所得到的抗凹性结果足够接近实际值，也需要实验的验证。}湖南省科技计划项目(2013TI'006)资助。原稿收到Et期为2015年10月9日，修改稿收到日期为2015年12月27日。2016(V01．38)No．11成艾国，等：汽车覆盖件抗凹性实验评估及测量装置设计‘1403·相比较抗凹性理论研究的深入和有限元软件应用的成熟而言，抗凹性实验操作的规范化和测量装置的设计开发就显得过于缓慢。目前，国内外准静态抗凹性实验还没有统一的标准，如压头的直径、试件的尺寸、压边力的大小和加载速度等都没有形成规范，对汽车覆盖件的抗凹性评价只能采用与已有的数据

7、进行比较的办法嵋J。抗凹性评估实验是抗凹性评估体系中重要的组成部分，只有把有限元数值模拟与实验验证相结合，才能对车身覆盖件的抗凹性作出正确、有效的预测，才能进一步进行前瞻性和科学性的探索研究。1汽车覆盖件抗凹性的实验评估1．1抗凹性的评价指标抗凹性包括抗凹刚度、抗凹稳定性和局部凹痕抗力3个评价指标。(1)抗凹刚度是指试件抵抗凹陷挠曲弹性变形的能力，用“载荷-位移”曲线的斜率值表示。(2)抗凹稳定性是指覆盖件抵抗失稳的能力