[发明专利]基于有限元的汽车车门全开过载疲劳分析方法

说明书

本发明涉及基于有限元的汽车车门全开过载疲劳分析方法。包括车门总成有限元模型建立、限位器总成有限元模型建立、车门附件有限元模型建立、整体模型连接处理、铰链及限位器总成接触设置、加载及约束设置、车门钣金及焊点疲劳计算。本发明能够了解车门全开过载工况对车门造成的疲劳损伤，从而校核车门全开过载耐久性是否满足设计要求。

技术领域

本发明涉及一种汽车车门全开过载疲劳的分析方法。

背景技术

车门是汽车车身的外覆盖件之一，通过铰链、锁机构、限位器总成与白车身连接并实现开闭功能，车门开启至全开角度时，限位器总成开始作用，限制车门打开的角度。如图2所示，限位器总成包括包括拉杆1、安装座7、滑块4、压块5、缓冲垫2、座板3、盖板6。车门开启时，操作过快过猛都容易出现过开，过开后限位器总成会冲击车门钣金，造成疲劳损伤，累积一定次数后会出现钣金或焊点开裂，故车门开发时必须保证车门钣金及焊点有足够的耐久性，在规定的许用次数内不发生开裂。但目前车门在开发时未进行车门全开过载疲劳分析，未在设计阶段提前验证车门全开过载耐久性，而是直接将车门进行全开过载耐久试验验证，一旦试验不合格，设计变更将较前期设计消耗更多人力、物力与时间，延长开发周期，增加试验、模具等费用。

CN112100883A公开了一种车门疲劳仿真分析方法，包括对车门进行有限元离散化网格划分、进行车门模型连接、进行门锁无网格建模模拟、对车门模拟进行疲劳求解及结果解读。其目的是精确预测车门真实关门寿命。

CN109697311A公开了一种基于有限元的汽车侧门开闭耐久强度分析方法，包括如下步骤1、抽取侧门外板、内板、窗框、内、外板加强板、防撞梁等零件的中面,并设置厚度,对以上零件进行有限元网格划分；2、整体模型连接处理；3、门锁模型建立；4、车门附件处理；5、接触设置；6、荷与边界处理；7、将显示计算的结果文件导入Ncode，搭建疲劳分析流程，计算寿命，根据仿真结果对汽车车门进行合理的评价,如果结果疲劳强度不合理,还需要进行适当的优化,直到仿真结果满足实际需要为止。

上述两篇对比文件均用于分析车门关闭工况对车门造成的疲劳损伤，车门初始状态为小角度开启，关门过程中限位器总成不起作用，分析模型不包含限位器，无法分析车门全开过载工况对车门造成的疲劳损伤。

发明内容

本发明的目的是提供基于有限元的汽车车门全开过载疲劳分析方法，以了解车门全开过载工况对车门造成的疲劳损伤，从而校核车门全开过载耐久性是否满足设计要求。

本发明所述基于有限元的汽车车门全开过载疲劳分析方法，包括以下步骤：

步骤一、车门总成有限元模型建立：铰链采用实体单元建模，外板、内板、窗框、内外板加强件、防撞梁抽取中面，进行壳网格划分，并分别赋予材料、属性。

步骤二、限位器总成有限元模型建立：限位器总成包括拉杆、安装座、滑块、压块、缓冲垫、座板、盖板，其中拉杆、安装座、滑块、压块、缓冲垫采用实体单元建模，座板、盖板抽取中面采用壳单元建模，并分别赋予材料、属性。

步骤三、车门附件有限元模型建立：车门内外饰板、扬声器、后视镜、玻璃升降器、玻璃均用质量点代替，并通过RBE3均布到各安装孔上。

步骤四：整体模型连接处理：点焊采用ACM单元模拟，外板与加强件之间的膨胀胶使用Adhesive单元模拟，铰链、限位器固定螺栓连接与转轴连接均使用RBE2-CBAR-RBE2模拟，转轴处BAR单元放开一侧转动自由度。

步骤五、铰链及限位器总成接触设置：铰链与车门、车身的连接区域设置接触，限位器总成各零部件之间、限位器与车门连接区域设置接触。

步骤六、加载及约束设置：截取部分白车身，将车门装配在白车身上，约束截面DOF123，将车门带限位器打开至全开位置，在车门锁芯处沿开门方向施加力F。