汽车门框设计中的刚度与OverBend计算方法.pdf

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1、Altair2009HyperWorks技术大会论文集汽车门框设计中的刚度与OverBend计算方法邱智学敏实集团技术中心-1-Altair2009HyperWorks技术大会论文集汽车门框设计中的刚度与OverBend计算方法CalculationmethodofStiffnessandOverBendinAutomobileDoorSashDesign*邱智学(敏实集团技术中心)摘要：本文介绍了门框设计时须考虑两个关键要素：门框刚度与车门OverBend，并阐述了门框刚度与车门OverBend计算的要点与方法。在材料一定时，决定门框刚度有两个基本因

2、素：断面及门框结构。本文从断面与整体结构两方面阐述了门框刚度的计算方法，并利用HyperMesh软件对汽车门框的整体刚度与车门OverBend进行了有限元分析，在设计阶段就考虑到门框后续的承载能力与变形量，使之满足设计的要求，少走弯路。关键词：汽车门框刚度，OverBend，有限元分析，HyperMeshAbstract：Thispaperintroducestwokeyfactorsincardoorsashdesign,doorsashstiffnessanddoorOverBend,anddescribedtheircalculationpoin

3、tsandmethodsindetails.Givenmaterial,twobasicvariables,sectionanddoorsashstructuredeterminedoorsashstiffness.Thereforethispaperdescribeddoorsashstiffnesscalculationmethodfromsectionandstructurerespectively,andanalyzeddoorsashstiffnessanddoorOverBendbyFEAsoftwareHyperMesh.Thusdoor

4、sashcarryingcapacityanddeformationareconsideredinthephaseofdesign,whichmakedoorsashdesignreasonable,satisfydesignrequest,andavoiddetour.Keywords:Automotivedoorsash,stiffness,OverBend,FiniteElementAnalysis,HyperMesh1引言[1]门框是指位于汽车车门上半部分，车门玻璃周边的窗框金属件。大体上门框分为三类：[2]①冲压成型门框结构；②滚压成型门框结

5、构；③外门板延伸门框结构。前两者是分体式门框（门框与车门内外板焊接而成），后者与车门内外板自成一体，本文中主要研究的是分体-2-Altair2009HyperWorks技术大会论文集式门框。为了密封车门与车侧围的间隙，通常门框有安装门框密封条，或通过带密封Lip的门框上饰条安装于门框上。关门后门框密封条受到车侧围的压缩反力，该力传导至门框致使[3]门框产生变形。此外，当汽车高速行驶时，由于气流影响车门内外产生一定压差，通过玻璃传导至门框使门框产生变形。该变形通常为弹性变形，如果该变形太大，门框与侧围将产生段差，从而影响外观。同时，门框的变形将使门框密封

6、条的反力降低，使密封条达不到应有的功能，从而发生漏雨、风噪、灰尘进入等问题。因此，①车门须满足一定的刚度；②设计时须考虑车门的变形，需要把这种弹性变形预先考虑进去，也即车门OverBend。传统的方法是设计者根据经验设计门框结构及确定车门的OverBend，真实车门制造出来后如果不符合要求然后调整结构。传的设计方法显然不能满足现代汽车设计的要求，随着计算机发展，使得有限元计算机模拟成为可能。现代汽车设计利用CAE计算机数值模拟技术，在车门制造之前先进行CAE分析，如果满足要求则投入生产，大大地提高了效率，降低了成[4]本。2门框设计中的刚度考虑在实际情

7、况下，车门内外板与门框是同时参与变形的，但当车门内外板结构一定时，车门的刚度就取决于门框的刚度了。经验表明，不考虑车门内外板的变形，门框在静态和动态的变形量均不大于2mm。其中，汽车在静止关门状态下，门框密封条对车侧围的反力大约8N/100mm。高速行驶时受空气动力学影响，前门将承受大约20Kgf/100Kmph的风载，后门风力不予考虑。从结构上来说，门框的刚度取决于两方面的因素：断面与整体结构。断面的形状与门框的三维结构都将影响门框的承载能力。2.1门框断面刚度断面的形状决定断面刚度的大小，衡量断面抗变形能力的刚度指标为EI，其中E为弹性模量，I为截

8、面惯性矩。当E一定时，I的大小就决定了结构的抗变形能力。下面以某车型门框为例，研究决定断面刚度