车门开闭耐久仿真分析研究及结构优化

胡冬青，周德生，刘向征，喻赛，范建军

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东 广州 511434）

前言

车门是汽车的重要组成部分，在日常使用中反复开关车门，局部区域所受应力虽未达到材料的屈服极限，但仍可能出现疲劳裂纹进而断裂，导致异响、生锈和漏水等问题。因此，在汽车设计开发过程中，汽车开闭耐久性能已然成为评价汽车品质好坏的重要指标[1]。通常，车门开闭耐久性能主要通过车门开关耐久台架试验来评估的。但在项目开发前期，无试验样车；项目开发后期，若台架试验出现开裂问题，需修改结构并重新试验，这直接影响项目开发周期和产生大量的试验费用。仿真分析能够在项目开发前期介入，预测结构设计的风险位置并提出优化方案，大幅缩短试验周期、试错频率和费用。

本文以某车型后门为研究对象，通过非线性瞬态软件Abaqus/Explicit和Ncode疲劳软件联合仿真，验证玻璃升降安装区域钣金开裂问题。并对开裂区域结构进行优化设计，经试验验证优化方案的可行性和分析方法的准确性，为后续项目开发提供参考和分析方法。

1 非线性动力学及疲劳损伤累积理论

1.1 非线性动力学理论

车门开关的实质是一个有阻尼多自由度系统的动力学问题[2]，包括材料非线性、几何非线性和边界非线性。

为了得到车门关闭时与车身撞击过程结构动力学响应，使用Abaqus/Explicit软件进行瞬态动力学分析[1]，瞬态动力学分析求解的运动有限元方程为：