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車門是車身設(shè)計中非常重要，又相對獨立的部件，由門外板、門內(nèi)板、門窗框、門玻璃導(dǎo)槽、門鉸鏈、門鎖及門窗附件等組成。作為一個綜合性的轉(zhuǎn)動部件，車門和駕駛室一起形成乘員的生存空間，當(dāng)車門閉合時，應(yīng)具有良好的振動特性，足夠的強(qiáng)度和剛度，耐沖擊性
能以及側(cè)碰時的抗碰撞特性。車門剛度不足往往會使車門卡死、密封不嚴(yán)而導(dǎo)致的漏風(fēng)、滲水等現(xiàn)象引起的車門變形量過大，還會產(chǎn)生車門的振動，帶來噪聲，降低乘坐車輛的舒適性，容易導(dǎo)致車門內(nèi)部結(jié)構(gòu)部件的疲勞損壞。但是剛度過大又會使車輛發(fā)生側(cè)向碰撞時車門不能有效吸收碰撞能量，產(chǎn)生較大的碰撞界面力和碰撞加速度等問題，對乘員造成較大傷害。因此，在設(shè)計車門時必須注意將車門的變形量控制在一定的范圍內(nèi)，即車門必須有一個合適的剛度和強(qiáng)度，同時在車門的制造過程中，車門工藝性好，易于車門附件的安裝，外形與整車達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
在我們對乘用車車門進(jìn)行設(shè)計的初級階段，需要運用一些方法將傳統(tǒng)的設(shè)計理念反復(fù)全面的進(jìn)行論證試驗，最終的目的是為了有限元分析車門的有關(guān)結(jié)構(gòu)和附件存在的不足之處，從而不斷的進(jìn)行改進(jìn)和提高，確保能達(dá)到預(yù)期的效果。在此過程中還要按照結(jié)構(gòu)的要求和一些條件的限制，需要針對改進(jìn)的設(shè)計反復(fù)不斷的試驗，如有結(jié)構(gòu)不符合條件，需要再次改進(jìn)并再次試驗。隨著計算機(jī)模擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，采用有限元（FEM）分析的理論和方法，模擬的計算結(jié)果精度和效率都比較高，這樣就可以為車門的初始設(shè)計、結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供有力地數(shù)據(jù)參考依據(jù)。
本文針對某款乘用車的前車門，應(yīng)用有限元方法分析研究了該車門的第一階自由模態(tài)、垂向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。通過仿真分析前車門受力產(chǎn)生的變形，研究發(fā)現(xiàn)，前車門靜態(tài)剛度不足和需要結(jié)構(gòu)改進(jìn)的薄弱部位，為車門的初步設(shè)計改進(jìn)提供參考依據(jù)。
在進(jìn)行有限元分析前，采取IGES格式進(jìn)行保存的車門三維幾何模型在CATIA軟件中建立，在Hypermesh軟件環(huán)境中對該模型進(jìn)行簡化和網(wǎng)格劃分。首先要對導(dǎo)入的三維模型進(jìn)行幾何清理，清除不必要的細(xì)節(jié)，最終形成一個簡化的模型，在此過程中一些因素會導(dǎo)致網(wǎng)格單元尺寸劃分的過小，求解的時間延長，改變了求解的精確度，如微小的孔、細(xì)小的倒角等典型的幾何特征。
車門結(jié)構(gòu)整體是復(fù)雜的，一般包括門外板、門內(nèi)板、門窗框、門玻璃導(dǎo)槽、玻璃導(dǎo)軌加強(qiáng)支架、上下鉸鏈加強(qiáng)件、轉(zhuǎn)動鉸鏈、門鉸鏈、門鎖、各種結(jié)構(gòu)加強(qiáng)板部件及門窗附件等機(jī)構(gòu)。玻璃升降器、門鎖配件等安裝在車門內(nèi)板上；防撞桿經(jīng)過防撞桿的支撐架安裝在車門外板的內(nèi)側(cè)，下部安裝有窗框加強(qiáng)板。為了消除應(yīng)力集中，增加強(qiáng)度，車門內(nèi)、外板局部均通過安裝內(nèi)板的加強(qiáng)板和外板的加強(qiáng)板來增加強(qiáng)度。內(nèi)板與外板由翻邊、粘結(jié)、滾焊等工藝連接處理在一起，構(gòu)成一個整體的受力結(jié)構(gòu)。利用CATIA軟件繪制前車門三維幾何有限元模型，主要繪制的部件包括門內(nèi)板、門外板、增強(qiáng)板部件、防撞桿和其固定板和密封條導(dǎo)軌等。
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