門鎖扣安裝座鈑金疲勞仿真分析及優化

李永山　張華

摘要：為了解決某車型門鎖采用新結構后在臺架試驗中鎖扣安裝處鈑金出現開裂的問題，本文采用靜態疲勞仿真分析，對更改前后應力大小進行對比。通過對優化方案的仿真分析并進行對比，確定最終優化方案并通過臺架試驗驗證。

關鍵詞：門鎖；仿真；臺架

1.引言

隨著汽車市場的發展，顧客對汽車的感官品質需求也在提升，車門開啟平順性是顧客評價汽車品質的重要參考因素之一。

按某車型的車門平順性提升項目需求，需采用新鎖體結構并同步采用新鎖扣，同時需同步變更新鎖扣在B柱鈑金上的安裝結構。車門通過鎖扣與B柱鈑金連接在一起，在臺架試驗驗證時，在懸置安裝點加載加速度，在振動過程中，車門總成通過門鎖扣將力傳遞到B柱鈑金處，強度不足易發生疲勞開裂現象。此處開裂不但影響車門的正常開啟，而且由于是B柱是一個整體的大覆蓋件，一旦出現開裂，無法進行局部修補，必須整體更換駕駛室總成，極大的增加了客戶的維修成本。

由于臺架試驗采用的是直接加載加速度進行激勵，與壞路試驗通過不同路況進行激勵不同，在同一個方向進行長時間的激勵后，可以將零件局部的開裂更為明顯的體現出來。本文通過對更改前后鎖扣鈑金強度進行對比，并對優化方案進行靜力學仿真分析，并結合實際臺架試驗驗證，確認最終的優化方案。

2.問題描述

在臺架振動試驗中，在完成前后，左右方向的振動后，車門鎖扣安裝處鈑金正常，在繼續按上下方向振動時門鎖扣安裝處鈑金出現開裂，試驗時長為目標時長的1/2。未通過試驗驗證，不滿足設計質量要求。需對開裂部分進行原因分析，并進行加強，以滿足臺架試驗需求。裂紋情況如圖1所示。

3.仿真模型建立及分析

在HyperMesh軟件中參考臺架振動試驗條件建立白車身有限元模型，模型采用殼單元來模擬各個鈑金零件，焊接參考實車焊點布置采用RBE2單元連接，見圖2。

通過對懸置安裝點加載X，Y，Z共3個方向加速度，對車門鎖扣結構變更前后進行分析對比，見圖3。

如圖3所示，采用新鎖體結構后，除Y向受力基本不變外，安裝處鈑金x向，Z向處受力均有較大提升，需對該處結構進行優化。

4.結構優化及仿真分析

因此處結構為現生產在用件，且考慮到周邊系統裝配及零件成型需求。綜合考慮后主要有以下2個優化思路：方案a，將側圍鈑金料厚由1.0加厚至1.2；方案b，在側圍內側加焊1塊1.5厚加強板進行局部加強。在確定以上2種優化思路后，對原白車身模型按優化方案進行修改后分別進行運算，仿真分析結果如圖4所示：

由圖4可知，在施加相同激勵的工況下，加焊加強板方案最優，在Z向x向應力相比優化前有下降約50%，比舊鎖扣結構應力亦下降約35%，優化后的方案滿足臺架試驗要求。

5.臺架試驗驗證

經過組織對優化方案a和b分別進行臺架振動試驗，試驗工況維持不變的情況下，方案a和b在試驗周期內鈑金均未開裂，在額外增加的z向2小時振動工況下，方案a處鈑金出現開裂，方案b未開裂，與仿真分析結果相符。

6.結語

本文通過對新舊鎖結構進行仿真分析，找出臺架試驗開裂原因，為結構優化提供了方向。通過對鎖扣安裝處鈑金進行加強，并經過仿真分析，確認門鎖扣鈑金加強后滿足了臺架試驗要求并最終通過了試驗驗證。