基於cae分析的汽車車門入侵的評價方法
2023-07-03 06:24:36 1
專利名稱：基於cae分析的汽車車門入侵的評價方法
技術領域：
本發明涉及一種計算機輔助設計領域，具體地說是一種基於CAE分析的汽車車門 入侵的評價方法。技術背景
汽車車門作為車身的一個重要部件，不僅需要有足夠的剛度，而且應該滿足抗撞 性的要求。研究表明，車門是車輛發生側面碰撞時的一個主要承載件，其抗撞性能的好壞 直接影響到整車側面碰撞性能的優劣。汽車車門抗撞性可以通過試驗來評價，如果製作試 驗用車進行試驗，測試中需在車內安置假人，一次試驗的成本很高。在車輛結構設計過程中 採用計算機進行仿真模擬碰撞，並模擬得到車門側面碰撞變形入侵數據，可以評價車門結 構及各連接部分對車門抗撞性的影響，並排除很大一部分的結構設計缺陷以及材料選擇問 題，減少試驗車試驗次數，降低試驗成本。發明內容
本發明的目的在於提供一種基於CAE分析的汽車車門入侵的評價方法，對汽車車 門在側面碰撞中的變形進行仿真，對車門的結構和連接抗撞性進行評價，降低汽車設計的 試驗成本。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種基於CAE分析的汽車車門入侵 的評價方法，具有以下步驟a、建立車身有限元模型，選取半邊車身模型；b、根據實際結構設定車門外板、車門內板及車門防撞側梁的材料、尺寸及連接關係；c、根據實際結構設定車門周邊與車架的連接關係，包括車門前側與A柱的鉸接、車門 後側與車鎖鎖扣的扣接、車門周邊其他位置與車門框的自然抵接；d、設定車鎖鎖扣的材料；e、車門外板的外側設置豎直放置的半圓柱型衝頭，衝頭底部高於車門底邊至少127_， 衝頭頂部高於車窗下邊緣至少13_，衝頭中心線對齊車門底邊以上127_高度的中心線；f、在車身及衝頭兩者之間加載相向的擠壓力，測定車門入侵量與受力關係曲線，對車 門抗側撞性能進行評價。
通過車門側撞車門入侵仿真模擬，建立完整的車門結構、連接關係模型，能對不同 參數條件的車門抗撞性進行評價。根據仿真模擬可知，影響車門防撞性能主要在於車門本 身結構以及車門與門框的連接，車門受到側撞後主要是車門外板和車門防撞橫梁的變形， 因此兩者對車門抗撞性能有很大的影響，車門結構受板材的制約，而對於車門防撞橫梁，可 以通過選擇不同的參數提高車門抗撞性；另外，車鎖鎖扣的性能對車門防撞性能也起著關 鍵作用，在撞擊過程中，車鎖鎖扣失效前，車門變形入侵量與承受的衝擊力同步上升、呈明 顯的線性關係，而車鎖鎖扣失效後，車門相同的變形入侵量能承受的衝擊力大大降低；因此 提高車鎖鎖扣的可靠性也是提高車門抗撞性能的重要途徑。因此，通過CAE分析對車門側面撞擊進行模擬，能對車門的抗撞性得到理論評價結果，可以代替部分實物試驗，減少設計 過程中的試驗成本。
作為優選，評價結果需滿足一下條件為合格，初始耐擠壓力(在位移壓縮到 0-152mm)時不低於10000N ;中間耐擠壓力(在位移壓縮到0_305mm時)不低於15560N ;最大 耐擠壓力(在位移壓縮到0-457_時)不低於相當於整車整備質量的2倍的力或31120N兩者中較小值。
作為優選，如車門變形未達到預計值而車鎖鎖扣扣環斷開失效，則重新設定車鎖 鎖扣扣環材料後重複步驟d_f。由仿真數據可見，在撞擊過程中，車鎖鎖扣失效前，車門變形 入侵量與承受的衝擊力同步上升、呈明顯的線性關係，而車鎖鎖扣失效後，車門相同的變形 入侵量能承受的衝擊力大大降低；因此提高車鎖鎖扣的可靠性也是提高車門抗撞性能的重 要途徑。車鎖鎖扣的材料改變對整車結構影響基本為零。
作為優選，如達到變形預計值而車鎖鎖扣完好，而車門變形達到預計值時受力過 小，則重新設定車門防撞側梁口徑、材料、位置中的一個或幾個參數，並重複步驟b_f。如果 車門門鎖處滿足要求，則首先通過防撞側梁的重新設計，提高車門抗撞性能，防撞側梁的改 動對整車結構的影響小。
本發明提供一種基於CAE分析的汽車車門入侵評價方法，對車門結構和連接參數 進行建模，對車門側撞進行仿真，得到車門抗撞性能的評價結果；在評價結果不滿足要求 時，採用對整車結構影響由小到大的參數改變，提高抗撞性能指標，降低設計成本。
圖1是本發明衝頭與車門位置示意圖。
圖2是本發明側面碰撞仿真後車門外板變形示意圖。
圖3是本發明側面碰撞仿真後車門防撞側梁和車門內板的變形示意圖。
圖4是本發明變形入侵量與耐擠壓力的曲線圖。
圖5是本發明車鎖鎖扣結構示意圖。
圖6是車鎖鎖扣受力與側面碰撞時間的關係圖。
圖7是檔車鎖鎖扣強度不足時，車鎖鎖扣失效前後的車門耐擠壓力變化圖。
圖中1.車門，2.衝頭，3.車架，4.車鎖鎖扣。
具體實施方式
下面通過具體實施例並結合附圖對本發明進一步說明。
實施例一種基於CAE分析的汽車車門入侵的評價方法,本實施中採用primer premier軟體完成，步驟如下a、建立車身有限元模型，選取半邊車身模型；b、根據實際結構設定車門外板、車門內板及車門防撞側梁的材料、尺寸及連接關係；C、根據實際結構設定車門I周邊與車架3的連接關係，包括車門前側與A柱的鉸接、車門後側與車鎖鎖扣的扣接、車門周邊其他位置與車門框的自然抵接；d、設定車鎖鎖扣4的材料；e、如圖1所示，車門I外板的外側設置豎直放置的半圓柱型衝頭2，衝頭底部高於車門底邊至少127mm,衝頭頂部高於車窗下邊緣至少13mm,衝頭中心線對齊車門底邊以上127_ 高度的中心線；f、在車身及衝頭兩者之間加載相向的擠壓力，測定車門入侵量與受力關係曲線，對車 門抗側撞性能進行評價；評價結果需滿足一下條件為合格，初始耐擠壓力(在位移壓縮到 0-152mm)時不低於10000N ;中間耐擠壓力(在位移壓縮到0-305mm時)不低於15560N ;最大 耐擠壓力(在位移壓縮到0-457_時)不低於相當於整車整備質量的2倍的力或31120N兩 者中較小值；g、如車門變形未達到預計值而車鎖鎖扣扣環斷開失效，則重新設定車鎖鎖扣扣環材料 後重複步驟d-f ；h、如達到變形預計值而車鎖鎖扣完好，而車門變形達到預計值時受力過小，則重新設 定車門防撞側梁口徑、材料、位置中的一個或幾個參數，並重複步驟b-f;圖2、圖3為車門側面碰撞仿真後，車門外板及車門內部的變形示意圖，圖2中A處為 車門外板變形最大區域、B處為車鎖鎖扣位置，由圖中可見，車門外板變形量以衝擊點為中 心向外側呈環狀分布，車鎖鎖扣在碰撞仿真後失效，車鎖鎖扣與車門脫離扣接。圖3可見， C處為車門防撞側梁最大變形處，而車架門框的車門鉸鏈處、車鎖鎖扣下側位置分別受拉伸 和擠壓而變形，但變形處侵入駕駛室的可能性不大。因此，影響車門處側面碰撞的車門入侵 量，主要在於車門結構的變形處，變形量與受力大小關係。
圖4為車門變形入侵量與承受的耐壓力之間的關係，圖4的試驗結果可見，車門的 變形量與耐壓力滿足要求。
圖5為車鎖鎖扣4結構,選取圖中參照面為受力面。圖6為車鎖鎖扣4在碰撞仿 真中受力與時間的曲線圖，車鎖鎖扣4受力隨時間變大。
若車鎖鎖扣4的強度不足，則車門變形入侵量與承受的耐壓力曲線試驗結構如圖 7所示，圖7中當車門變形入侵量達到300mm左右時候，車鎖鎖扣4受力過大而失效，車門抗 撞性能將急劇下滑，因此可以通過車鎖鎖扣4材料改進增加其最大受力，提高車門抗撞性 倉泛。
權利要求
1.一種基於CAE分析的汽車車門入侵的評價方法，其特徵在於具有以下步驟 a、建立車身有限元模型，選取半邊車身模型； b、根據實際結構設定車門外板、車門內板及車門防撞側梁的材料、尺寸及連接關係； C、根據實際結構設定車門周邊與車架的連接關係，包括車門前側與A柱的鉸接、車門後側與車鎖鎖扣的扣接、車門周邊其他位置與車門框的自然抵接； d、設定車鎖鎖扣的材料； e、車門外板的外側設置豎直放置的半圓柱型衝頭，衝頭底部高於車門底邊至少127_，衝頭頂部高於車窗下邊緣至少13_，衝頭中心線對齊車門底邊以上127_高度的中心線； f、在車身及衝頭兩者之間加載相向的擠壓力，測定車門入侵量與受カ關係曲線，對車門抗側撞性能進行評價。
2.根據權利要求1所述的基於CAE分析的汽車車門入侵的評價方法，其特徵在於評價結果需滿足一下條件為合格，初始耐擠壓カ(在位移壓縮到0-152mm)時不低於IOOOON ；中間耐擠壓カ(在位移壓縮到0-305mm時)不低於15560N ;最大耐擠壓力(在位移壓縮到0-457mm時)不低於相當於整車整備質量的2倍的力或31120N兩者中較小值。
3.根據權利要求1或2所述的基於CAE分析的汽車車門入侵的評價方法，其特徵在於如車門變形未達到預計值而車鎖鎖扣扣環斷開失效，則重新設定車鎖鎖扣扣環材料後重複步驟d_f。
4.根據權利要求1或2所述的基於CAE分析的汽車車門入侵的評價方法，其特徵在於如達到變形預計值而車鎖鎖扣完好，而車門變形達到預計值時受カ過小，則重新設定車門防撞側梁口徑、材料、位置中的ー個或幾個參數，並重複步驟b-f。
全文摘要
本發明涉及一種基於CAE分析的汽車車門入侵的評價方法。建立車身有限元模型，選取半邊車身模型；設定碰撞條件後對車門抗撞性能進行評價；並主要通過車鎖鎖扣、車門防撞側梁等結構等參數的依次遞進修改來增加車門抗撞性能。本發明對車門結構和連接參數進行建模，對車門側撞進行仿真，得到車門抗撞性能的評價結果；在評價結果不滿足要求時，採用對整車結構影響由小到大的參數改變，提高抗撞性能指標，降低設計成本。
文檔編號G06F17/50GK103034749SQ20121036085
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者王志濤, 門永新, 彭鴻, 趙福全 申請人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團有限公司