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车门设计除了酷炫,还要考虑这些......

发布者:admin   发布时间: 2018-07-30 浏览次数:

 大家在驾驶汽车的时候,首先操作的一个部位就是车门,因为只有坐进车里面,才能够进行驾驶方面的操作。车门是为驾驶员和乘客提供出入车辆的通道,并隔绝车外干扰,在一定程度上减轻侧面撞击,保护乘员。

 

年轻人都喜欢有创意的车门,现在是一个脑洞大开的时代,崇尚时尚的青年车主不怕特立独行,就怕创意不够。特斯拉Model X备受瞩目,鹰翼门的独特设计是其最大的亮点。但Model X车型上市后却收到大量投诉,部分投诉,则出现在MODEL X主打的鹰翼车门,鹰翼车门出现了闭合不严密、无法正常开闭等诸多问题。

 

车门往上打开的,虽然都是漂亮酷炫,但始终有安全隐患。在新车型的开发设计过程中,如何判断车门结构的合理性及车门结构静、动态性能的优劣,并对车门结构设计进行优化,是一项重要的工作。以下是元王为某车企进行的车门有限元分析案例。

 

分析背景

根据车门部件在实际使用中载荷与约束情况,对部件强度进行CAE仿真分析

分析类型:非线性静力学分析

载荷类型:支撑杆提供3000N力载荷,节点集中力加载

分析对象:连接头,支架,车身,车门钣金件

分析工况:①车门开启0°②车门开启82°

 

加载和约束

加载:对连接头集中力加载,合力大小3000N,合力方向为撑杆轴向

约束:对车身和车门钣金件边沿节点自由度完全约束

 

 

有限元模型基本信息

① 网格模型:连接头,支架,车身,车门

② 模型具体处理细节:车身,支架和连接头在0°和82°两种工况下静载分析

                     车门一半模型和连接头在0°和82°两工况下静载分析

③ 网格划分:钣金件抽中面,以壳单元划分,支架,连接头以实体单元划分

④ 焊接和螺栓部分以绑定或刚性单元耦合模拟

⑤ 网格类型:壳单元S8R/STRI65,实体单元C3D10M

 

仿真分析结果

车门开启动力学动画

 

0°工况下应力云图

 

0°工况下位移云图

 

0°工况下塑性变形云图

 

82°工况下应力云图

 

82°工况下位移云图

 

82°工况下塑性变形云图

 

支架变形动画-工况1

 

支架变形动画-工况2

 

 

分析结论

 

工况

连接球

支架

车身

车门

 

最大应力(MPa)

最大塑性应变

最大应力(MPa)

最大塑性应变

最大应力(MPa)

最大塑性应变

最大应力(MPa)

最大塑性应变

0°工况

677.8

0.19

778.1

1.26

377.9

0.01

678.5

0.06

82°工况

609.5

0.1

757.8

0.99

438.3

0.076

658.2

0.058

 

 

1、在两种工况中,最大应力基本超过材料屈服强度,甚至超过材料抗拉强度,因此,部件会发生塑性变形;

2、支架在两种工况下,变形都较大;

3、根据最大等效塑性变形,对比伸长率,支架被破坏风险较大,其余部件被破坏风险较小;

4、在此分析中,由于运用四面体二阶单元,节点应力计算结果较大,并有刚性单元相连部分网格出现畸变,因此,应力结果比实际情况可能有所偏高。

5、由于用到四面体二阶单元,当最大应力超出材料塑性后,运用塑性变形进行评判。

 

改善建议

1、支架强度改善:

① 对支架下端缝隙进行满焊连接

② 增加支架厚度

2、与连接头部位车身强度改善

① 增加车身与支撑杆连接螺栓的连接个数

② 增加车身连接板厚度

③ 车身连接板使用更高强度的材料

 

改善结果对比

支架下端进行满焊---支架变形有明显减小

 

增加车身与连接头连接个数---车身最大应力明显较小,并应力集中情况明显减弱

 

 

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