有限元分析的車門質(zhì)量為18.42 kg,表列出了車門主要結(jié)構(gòu)部件的相關(guān)參數(shù)。整個車門使用統(tǒng)一的材料普通冷軋鋼ST12,材料性能參數(shù)如表所示。
根據(jù)車門幾何特征,車門所有金屬板材成形板金件均采用三節(jié)點三角形和四邊形殼單元劃分,使用公共節(jié)點連接方式模擬車門內(nèi)、外板的包邊,模擬各焊接零部件之間的連接用spotweld單元剛性連接的方式,50 mm的焊縫平均間距,用螺栓固定連接的部分是rigid單元模擬,用rbe2單元把門鎖處和螺紋孔處進行連接,連接是剛性的,其余各類板金件的連接用cweld單元模擬。車門鉸鏈為了達到更準(zhǔn)確地模擬連接,需要對建好的模型進行實體網(wǎng)格劃分,同時車門的殼體網(wǎng)格還要被細化,尤其是在上下鉸鏈連接處,有限元求解的精度可以大大提高。在Hypermesh軟件環(huán)境中建立前車門的三維幾何有限元模型,見圖。離散完的車門模型中單元總數(shù)3 332個,四邊形殼單元共3166個,三角形的殼單元共166個,其中,三角形殼單元的數(shù)量占單元總數(shù)的4.98%(<10%)。
現(xiàn)在將離散后的車門有限元模型在MSC.Nastran軟件環(huán)境中分析,計算車門的垂向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度,用HyperView軟件查看計算完的求解結(jié)果。
依據(jù)設(shè)計初期對車門結(jié)構(gòu)特征和剛度性能要求,按照國家有關(guān)強制性的車門技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),參照FMVSS標(biāo)準(zhǔn),確定車門動靜態(tài)剛度分析工況和評價標(biāo)準(zhǔn)。即垂向剛度,鎖芯口處施加Z向900 N載荷(包含車門重力在內(nèi))工況時,評價標(biāo)準(zhǔn)為車門鎖芯口處的Z向位移量小于3.5 mm,普通冷軋鋼ST12的屈服應(yīng)力375 MPa。
對車門不施加任何約束和載荷的工況條件下,進行自由模態(tài)分析,求解該車門模型的第一階自由模態(tài),值為31.4 Hz,在正常范圍內(nèi)。
參照國家標(biāo)準(zhǔn)(規(guī)定的乘員體重),施加900 N垂直向下的載荷在車門把手處,白車身連接處與上下鉸鏈的6個自由度全部約束,旋轉(zhuǎn)的部分約束沿X、Y和Z方向的平動、Y和Z方向的轉(zhuǎn)動,在門鎖處約束X和Y方向的平動自由度。在垂向剛度分析工況中的車門Z向位移如圖2所示,位移測量點(車門鎖口處)在垂向剛度分析工況條件下的Z向位移值為2.43 mm,即車門的垂向剛度為302 N/mm。滿足評價標(biāo)準(zhǔn)(車門鎖芯口處的Z向位移量小于3.5 mm),在正常范圍內(nèi)。
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