汽车翼子板抗凹性有限元分析

陶龙龙，周红英，张延阳

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

设计研究

汽车翼子板抗凹性有限元分析

陶龙龙，周红英，张延阳

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

文章利用hypermesh建立某MPV(multi-Purpose Vehicles)多功能汽车翼子板有限元分析模型，模拟载荷的加载与卸载，对翼子板的结构进行优化以满足翼子板屈曲抗凹性能需求，为汽车翼子板屈曲抗凹性能提升提供了优化方法和依据。

翼子板；屈曲抗凹；约束条件；载荷；位移

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.009

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-27-03

引言

翼子板作为汽车大型外覆盖件，对汽车造型、结构设计及工艺要求都很高，随着汽车造型的不断更新换代，人们不仅关注安全性，还对汽车造型特别挑剔，翼子板在设计时除了要造型美观，还需要充分考虑翼子板的工艺可行性，同时也要兼顾翼子板与前保险杠、护轮板、装饰条、前大灯、发盖、A柱、前三角盖板等的外观配合需求。

基于车身轻量化的考虑，汽车翼子板料厚一般选用0.7mm，MPV车型受到造型风格限制，翼子板区域造型棱线少、车身Z向尺寸较大，易产生较大的平面，会造成翼子板屈曲抗凹性不满足要求，导致翼子板变形、外观不良及行驶中产生噪音等问题，严重影响车身品质。

1、翼子板屈曲抗凹性的设计目标

1.1 屈曲抗凹

屈曲抗凹是针对外板进行的刚度和稳定性的一种分析，通过对外板可能发生屈曲的部位进行加载和卸载，根据分析结果与目标值的对比来评价外板件的屈曲抗凹性能。

CAE在分析屈曲抗凹时周边边界对翼子板约束情况主要有两种：模拟周边全约束和模拟实际安装点约束情况。本文主要介绍模拟周边全约束的翼子板屈曲抗凹分析。

1.2 翼子板屈曲抗凹目标

基于周边全约束的翼子板屈曲抗凹分析结果需满足表1要求：

表1 屈曲抗凹目标参数表

2、某MPV车型屈曲抗凹性分析

2.1 建立有限元模型，填写材料属性

将翼子板三维模型进行数据化转化，将.pat格式转化为.igs格式导出，运用HyperMesher 进行自动网格划分，对网格优化处理。

翼子板材料为DC56D+ZF 45/45镀锌板，弹性模量为E=2.1*105GPa,泊松比=0.3，密度=7.8*10-9Kg/mm3,屈服极限为180MPa,抗拉极限为350MPa。

2.2 定义约束条件

模拟翼子板安装后，周边所有的搭接件为完全约束，在翼子板周边每隔一段距离都假象有安装点，每个安装点都完全约束点。

2.3 加载点选择

一般选择四个点（ P1、 P2、 P3、 P4）进行加载分析：首先在周边全约束条件下，在翼子板整个外表面均匀加载1MPA的载荷，得到如下图静态位移云图，选择位移最大点作为屈曲抗凹分析时的第一加载点P1 ：

同样在周边全约束条件下，在翼子板整个外表面均匀加载1MPA的载荷，分析翼子板屈曲模态，提取前几阶模态位移云图，在模态云图上选择各自最大位移点，分别记为P2、P3、P4加载点。

2.4 加载分析

分别在上述选择的P1、P2、P3、P4点垂直面放置φ80mm的撞击块，在撞击块上施加400N的力，计算加载过程与卸载过程。

2.5 结果分析

提取各个加载点的载荷和位移数据，查看加载位置的最大变形、残余变形和塑形应变，绘制载荷位移曲线图。

提取载荷位移曲线图中各点最大变形、残余变形等信息数值，形成表2：

表2 屈曲抗凹参数值

由上表可知，该翼子板屈曲抗凹的4个点残余变形均较大，各项指标均不满足目标要求。

3、翼子板结构优化分析

3.1 结构优化

通过上述分析结果并与公司其他车型翼子板结构对比分析，可通过在翼子板内部增加支撑支架的方式提升翼子板屈曲抗凹性能。

翼子板支撑支架设计为长条形，两端通过焊点与翼子板内部翻边形成焊接关系，支撑板中部支撑部位由于为翼子板外A面，可通过涂膨胀胶的形式与支撑板连接，既保证了对翼子板支撑性能又不会影响外A面。如图5

3.2 优化后的翼子板屈曲抗凹有限元分析

将优化后的最终各个部件在原始的有限元模型中重新进行设置，绘制优化方案的载荷位移曲线图如下图6：

A MPV car fender concave resistance optimization based on hypermesh

Tao Longlong, Zhou Hongying, Zhang Yanyang
（AnHui JiangHuai Automobile CO., LTD. Technical Center, Anhui Hefei 230601）

In this paper, a MPV(multi-Purpose Vehicles) car fender finite element analysis model was established based on hypermesh, simulated load loading and unloading, optimized the fender structure to meet the demand of the fender bucking concave resistance, provided methods and basis for the fender bucking concave resistance improvement.

fender; bucking of concave; bling conditions; load; displacement

U467.3

A

1671-7988(2016)10-27-03

陶龙龙，（1988.7-），男，助理工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。从事乘用车车身设计工作。