基于HYPER WORKS的前艙蓋有限元分析

劉金寶 王艷華 李 昂 蔡智清 李旭亮

(中北大學(xué) 山西 太原 030051)

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基于HYPER WORKS的前艙蓋有限元分析

劉金寶 王艷華 李 昂 蔡智清 李旭亮

(中北大學(xué) 山西 太原 030051)

前艙蓋是轎車的是重要部件，其性能的好壞直接影響汽車的整體性能。本文通過Hypermesh和MSC.Nastran軟件平臺(tái)，對(duì)某款SUV前艙蓋進(jìn)行有限元建模，分析計(jì)算自由模態(tài)和剛度，驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求。

前艙蓋；有限元；模態(tài)；剛度

一、概述

前艙蓋是最醒目的車身構(gòu)件之一，是車身重要的開啟件，因此，其結(jié)構(gòu)性能的好壞，直接影響車身的總體性能和舒適性。本文主要對(duì)前艙蓋進(jìn)行有限元分析，分析內(nèi)容主要包括自由模態(tài)和靜剛度分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)前艙蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估。

本文采用有限元分析，通過對(duì)前艙蓋的幾何數(shù)模，利用Hypermesh建立有限元模型，給定一定的邊界約束條件和載荷條件，采用MSC Nastran求解器對(duì)分析模型進(jìn)行求解。

二、有限元模型的建立

根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的前艙蓋數(shù)模建立有限元分析設(shè)計(jì)模型，對(duì)模型進(jìn)行了有限元處理:前艙蓋采用殼體單元建模，整個(gè)模型共有26278個(gè)單元，26249個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中三角形占4.7﹪。鈑金件之間采用焊點(diǎn)以及REB2模擬鏈接，內(nèi)外板之間采用粘膠鏈接。模型中材料屬性如表2-1所示，有限元模型如圖2-1所示。

圖2-1 前艙蓋有限元模型

材料彈性模量E(Mpa)泊松比密度(t/mm2)鋼2．1×1050．37．9×10-9焊點(diǎn)2．1×1050．37．9×10-9粘膠10000．491．1×10-9

(一)前艙蓋模態(tài)分析及結(jié)果

前艙蓋模態(tài)分析邊界條件:自由，無任何約束。由于對(duì)前艙蓋的振動(dòng)響應(yīng)影響相對(duì)較大的激勵(lì)頻率多集中在低頻域，所以在此只需關(guān)注前6階典型振型，前艙蓋模態(tài)主要關(guān)注一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)與一階彎曲模態(tài)，模態(tài)陣型圖如圖2-2,2-3所示。

圖2-2 前艙蓋一階扭轉(zhuǎn)云圖

圖2-3 前艙蓋一階彎曲云圖

一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)與一階彎曲模態(tài)的頻率如表2-2所示。

表2-2 前艙蓋模態(tài)頻率

(二)前艙蓋剛度分析及結(jié)果

前艙蓋剛度分析主要有兩種工況，一是側(cè)向剛度，一是扭轉(zhuǎn)剛度。

側(cè)向剛度分析邊界條件：左右兩個(gè)鉸鏈安裝孔約束123456自由度，加載點(diǎn)約束3自由度，加載點(diǎn)加載Y向180N；扭轉(zhuǎn)剛度分析邊界條件：左右兩個(gè)安裝孔約束123456自由度，加載點(diǎn)約束3自由度，加載點(diǎn)Z向加載100N。前艙蓋側(cè)向剛度分析結(jié)果如圖2-4，表2-3所示，扭轉(zhuǎn)剛度分析結(jié)果如圖2-5，表2-4所示。

表2-3

圖2-4 前艙蓋側(cè)向剛度位移云圖

位移(mm)5．174扭轉(zhuǎn)剛度(Nm/deg)140．686目標(biāo)值(Nm/deg)80判定合格

圖2-5 前艙蓋扭轉(zhuǎn)剛度位移云圖

三、結(jié)論

通過對(duì)某SUV前艙蓋的模態(tài)與剛度分析，結(jié)合以上的分析與研究可得出結(jié)論：該車型前艙蓋固有特性符合設(shè)計(jì)要求，為后續(xù)的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供重要的依據(jù)。

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