OptiStruct在织物前罩盖板优化分析中的应用

胡剑锋，钱攀，汪海波，刘刚，黄俊逸，王卯升

上海坤刚复材技术有限公司 上海 201100

随着汽车轻量化趋势的日益推进，各汽车企业在汽车结构件满足一定性能要求的前提下，通过不断优化汽车零部件厚度、结构及引用新材料、新工艺等方式，达到减重的目的。其中，在引用新材料措施中，织物复合材料备受各车企的青睐。

织物前罩盖板具有质量轻、刚度强等特点，但织物铺层方案不合理，就会引起不必要的成本或者刚度不足的问题。如何在满足盖板刚度性能的前提下，合理铺层设计，达到减重的目的，成为汽车企业关心的问题。通过尺寸优化可以确定盖板的厚度，织物材料的铺层数，在满足盖板结构性能的同时减轻重量。

基础分析

1.有限元模型的建立

某车型织物前罩盖板的刚度性能对标其合金钢前罩盖板，织物盖板优化前暂定织物铺层数为40层，单层厚度为0.5mm，方向为0°与45°交叉铺层。利用HyperMesh根据设计部门提供的CAD模型进行有限元模型的建立：前罩采用shell单元进行网格划分、缝焊采用体单元进行模拟。有限元模型如图1所示，节点数和单元数见表1。

图1 前罩盖板有限元模型

表1 前罩模型节点数和单元数

2.材料信息

计算中所使用的材料参数分别见表2、表3。

表2 合金钢材料参数表

表3 织物材料参数表

前罩盖板扭转刚度分析

1.边界条件

前罩盖板扭转刚度分析约束盖板车身连接侧铰链位置1、2、3、4、5、6自由度，约束锁钩位置3自由度，在盖板轴线两侧施加100N垂直于加载点平面的法线载荷，如图2所示。……