基于有限元分析的塑料尾门扭转刚度仿真研究

（宁波华翔汽车技术有限公司，宁波 315033）

0 引言

随着能源危机和环境污染加剧，汽车轻量化逐步成为汽车工业节能减排的重要途径之一。研究表明约75%的油耗与整车质量相关，降低汽车质量就可以有效的降低油耗及排放。有研究表明，汽车质量每下降10%，油耗下降8%[1]，CO2排放可以降低10g/km[2]。

汽车尾门作为车身闭合件系统的重要组成部分，承担着开启关闭及封闭的功能。传统尾门主要采用钢材，由于钢材具有高密度使得整车重量增加。以塑代钢技术是车身轻量化的重要手段。塑料尾门可降低尾门重量并改善内部阻尼，减重比可达到20%～30%[3,4]。

本文以某车身塑料尾门为研究对象，对自由模态、扭曲刚度、弯曲刚度等工况进行分析，针对扭曲刚度进行不同方向的结构优化，对其中改善结果最好的方案进行进一步的仿真研究。

1 塑料尾门结构及材料

尾门系统通常包括尾门内板、尾门外板、加强板、铰链、限位器、门锁、气弹簧、外手柄和密封条等，其布置设计的好坏与尾门的模态、刚度和抗凹性有直接的关系。对于结构分析来说，一般包括内外板、加强件、连接件等。塑料尾门一般内外板采用塑料件，用胶压合进行连接。常用的外板材料采用PP+EPDMT20，PPO+PA或SMC，内板采用SMC或PP-LGF[5]。图1为不同材料性能对比分析，综合对比，PP材料（外板PP+EPDM-T20，内板为PP-LGF）具有密度低、成本低、生产效率高且强度满足产品要求的优点，目前已成为塑料尾门材料的发展趋势[6,7]。

图1 内外板性能对比

2 塑料尾门性能分析

2.1 有限元模型建立

将塑料尾门3D模型简化后导入Hypermesh软件中，简化模型包含外板、内板、加强件及胶，内板与外板采用胶粘接连接，加强板与内板采用螺栓连接，模型结构如图2所示。……