基于ABAQUS的某SUV尾門力學(xué)性能仿真研究

劉宇，張晶晶

基于ABAQUS的某SUV尾門力學(xué)性能仿真研究

劉宇，張晶晶

（江鈴汽車股份有限公司 產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中心，江西 南昌 330001）

尾門是SUV車型車身結(jié)構(gòu)重要組成部件，對整車性能有重要影響，文章針對某SUV尾門進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度CAE分析和研究，然后進(jìn)行了臺架強(qiáng)度工況測試，CAE分析和臺架試驗(yàn)結(jié)果表明，此SUV尾門的力學(xué)性能滿足目標(biāo)要求。

尾門；強(qiáng)度；剛度

1 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人民的生活水平日益提高，乘用車尤其SUV銷量也得到快速發(fā)展，與此同時，人們對于SUV的舒適性要求也越來越高。汽車尾門作為車身結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其外部造型、內(nèi)在零部件剛強(qiáng)度及匹配度等需滿足整車性能要求[1-3]，故研究車門力學(xué)性能具有重要的價值和意義。

本文研究源于某新平臺SUV需開發(fā)尾門，需確保其結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度力學(xué)性能滿足設(shè)計目標(biāo)要求，通過有限元方法，基于Hyperworks及ABAQUS軟件，對某城市型SUV尾門進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度CAE分析，同時結(jié)合臺架試驗(yàn)，進(jìn)行了尾門臺架強(qiáng)度試驗(yàn)，CAE分析結(jié)果和臺架測試結(jié)果表明此車型尾門力學(xué)性能滿足設(shè)計目標(biāo)。

2 尾門CAE分析

2.1 尾門FEA模型

本文采用有限元軟件Hyperworks對某乘用車尾門系統(tǒng)進(jìn)行了建模，網(wǎng)格大小為5mm，材料為玻纖塑料和APO- 3018LS，其對應(yīng)彈性模量為9200和2800MPa，有限元模型如圖1。

2.2 尾門CAE模態(tài)分析

本文分析了尾門約束模態(tài)性能，約束尾門安裝螺栓及緩沖塊地方全自由度，模態(tài)分析結(jié)果如圖2，其中一階彎曲模態(tài)為33.6Hz，二階扭轉(zhuǎn)模態(tài)為45Hz，大于目標(biāo)值30Hz，滿足要求。

圖1 某乘用車尾門FEA模型

圖2 尾門模態(tài)分析結(jié)果

2.3 尾門掌壓CAE分析

本文對尾門進(jìn)行了掌壓CAE分析，約束尾門上安裝點(diǎn)的全自由度，下端釋放轉(zhuǎn)動自由度，模擬人員手部掌壓尾門，壓力F為445N，邊界條件如圖3。

圖3 尾門掌壓CAE分析邊界條件

本文按照上述加載邊界條件，對尾門進(jìn)行了掌壓CAE分析，其結(jié)果如圖4所示，四個測量點(diǎn)殘余永久變形匯總見表1，永久變形都小于0.5mm，滿足設(shè)計目標(biāo)。

表1 尾門掌壓CAE分析結(jié)果表

2.4 尾門剛度CAE分析

本文對尾門進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度分析，邊界條件如圖5所示，其中扭轉(zhuǎn)剛度分析邊界為保持重力，在左端施加260N，然后卸載。而彎曲剛度分析邊界條件為保持重力，在鎖扣處施加300N然后卸載。

圖5 尾門剛度CAE分析邊界條件

本文按照上述加載邊界條件，得到如圖6和圖7的尾門扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度分析，其中扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下，尾門永久扭轉(zhuǎn)角度0.004度，小于目標(biāo)值0.3度，滿足要求，彎曲狀態(tài)下永久變形量為1.1mm，小于目標(biāo)值2.6mm，滿足設(shè)計目標(biāo)。

圖6 尾門扭轉(zhuǎn)剛度分析結(jié)果

圖7 尾門彎曲剛度分析結(jié)果

2.5 尾門肘壓CAE分析

本文對尾門進(jìn)行了肘壓CAE分析，約束尾門上安裝點(diǎn)的全自由度，下端釋放轉(zhuǎn)動自由度，模擬人員肘部壓尾門，壓力F為155N，邊界條件如圖8。

圖8 尾門肘壓CAE分析邊界條件

本文按照上述邊界條件，得到尾門肘壓CAE分析結(jié)果，如圖9，卸載后，尾門永久變形位移為0.008mm，滿足目標(biāo)小于0.1mm的設(shè)計要求。

3 尾門強(qiáng)度試驗(yàn)分析

本文對尾門進(jìn)行了強(qiáng)度試驗(yàn)，對尾門從關(guān)閉鎖上位置打開至最大位置，再以13.6J的能量關(guān)閉，共計250000次，每5個循環(huán)進(jìn)行一次過開場景循環(huán)，過開場景循環(huán)的定義為尾門打開至最大位置，在尾門邊緣施加一個與在重心100N相當(dāng)載荷，試驗(yàn)結(jié)果表明，尾門強(qiáng)度性能無裂紋，滿足要求（圖10）。

圖10 尾門強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

本文基于ABAQUS有限元仿真分析軟件，對某乘用車尾門進(jìn)行了CAE模態(tài)、剛度、掌壓、肘壓分析，同時結(jié)合臺架試驗(yàn)，進(jìn)行了尾門臺架強(qiáng)度試驗(yàn)，CAE分析和臺架試驗(yàn)結(jié)果表明，此車型尾門力學(xué)性能滿足設(shè)計目標(biāo)。

[1] 王俊峰.基于性能要求的汽車尾門輕量化設(shè)計研究[J].汽車實(shí)用技術(shù)2020(1):15-19.

[2] 梁超.汽車尾門開閉耐久性能分析[J].上海汽車2019(6):31-34.

[3] 李廣.某乘用車電動尾門安裝點(diǎn)剛度提升研究[J].汽車實(shí)用技術(shù) 2019(9):18-21.

Simulation study on mechanical performance of tail gate of an SUV based on ABAQUS

Liu Yu, Zhang Jingjing

( Product Development & Technical Center, Jiangling Motors Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330001 )

The tail gate is an important part of the body structure of SUV, which has an important impact on the performance of the whole vehicle. In this paper, the strength and stiffness of the tail gate of an SUV are analyzed and studied by CAE, and then the bench strength test is carried out. The results of CAE analysis and bench test show that the mechanical properties of the tail gate of SUV meet the target requirements.

Tail gate; Strength; Stiffness

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.02.039

U463.83+4

A

1671-7988(2021)02-120-03

U463.83+4

A

1671-7988(2021)02-120-03

劉宇，就職于江鈴汽車股份有限公司產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中心。