HyperWorks在汽車行李箱優(yōu)化中的應(yīng)用
2017-07-20 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
概述
近年來,隨著CAE仿真技術(shù)的逐漸成熟,其高效率、低成本的優(yōu)勢被國內(nèi)外汽車廠商青睞,成為汽車設(shè)計的不可或缺的主要手段。HyperWorks軟件以其高性能、開放式有限單元前后處理器、強大的網(wǎng)格劃分能力及提供幾乎所有主流商業(yè)CAD系統(tǒng)和CAE求解器接口等諸多優(yōu)點成為CAE技術(shù)廣泛應(yīng)用的工具。
本文針對某轎車行李箱在強度耐久試驗中出現(xiàn)因行李箱剛性不足造成面板變形,導(dǎo)致行李箱蓋鎖扣發(fā)生偏移,難以關(guān)閉行李箱蓋的問題展開結(jié)構(gòu)強度分析工作。利用HyperWorks建立行李箱的有限元模型,通過OptiStruct求解器對結(jié)構(gòu)強度進行分析,并提出結(jié)構(gòu)整改建議,對比參考樣車后采用最佳優(yōu)化方案,最終實車通過強度耐久試驗,滿足設(shè)計要求。
1 建立有限元模型
1.1網(wǎng)格劃分
首先利用HyperMesh前處理功能建立行李箱總成各結(jié)構(gòu)件的有限元模型,選用殼單元,基本網(wǎng)格單元尺寸為5mm。結(jié)構(gòu)連接采用RBE2、RBE3、粘膠、焊接單元,并充分考慮結(jié)構(gòu)的具體特征如圓角、翻邊、工藝孔等,對結(jié)構(gòu)的簡化處理不影響結(jié)構(gòu)的強度分析結(jié)果。完成后的行李箱有限元模型網(wǎng)格數(shù)量共有73475個,其中三角形殼單元3476個,占4.7%。單元質(zhì)量符合企業(yè)給定標準。行李箱有限元模型見圖1。
1.2材料屬性
計算中所使用的材料參數(shù)如下:
1.3邊界載荷
根據(jù)試驗方法對行李箱蓋進行約束和加載,具體方法如下:
約束條件:在行李箱蓋鉸鏈安裝點處約束所有自由度,邊界條件設(shè)置如圖2。
載荷工況:在行李箱蓋latch處施加力F=100N,方向為X向(車身前后方向),載荷設(shè)置如圖3。
2 分析結(jié)果
通過OptiStruct求解計算出施力點的X方向位移值,體現(xiàn)出圖2-3所示的R角的變化程度,反映行李箱蓋的剛度特性。
分析結(jié)果得到該點的X向位移為4.94mm。為設(shè)定分析優(yōu)化目標,特取一款類似的參考樣車的行李箱蓋做同樣的工況分析,得出的位移值為4.4mm。因此,對該行李箱蓋的結(jié)構(gòu)強度優(yōu)化目標,即在該載荷工況下,施力點的X向位移值≤4.4mm。
3 優(yōu)化方案
根據(jù)經(jīng)驗,為提升行李箱蓋的剛性,減少面板變形量,需加強行李箱蓋內(nèi)部R角折彎部位的剛度。因此,根據(jù)設(shè)計空間和成本考量,提出以下兩種優(yōu)化方案,并將分析結(jié)果與參考樣車分析值進行對比,選取最佳方案。
方案一:在行李箱蓋內(nèi)板R角折彎部位添加凸筋。見圖4。
方案二:將行李箱蓋左右鉸鏈加強板加長。見圖 5。
以上兩種優(yōu)化方案分析結(jié)果如下:
以上分析結(jié)果(圖6 和圖7)可以看出,方案一的施力點位移變化量略有減小,但未達到目標要求;而方案二的施力點位移變化量下降13.36%,到達4.28mm,低于目標4.4mm,說明該方案能夠有效提高行李箱蓋的內(nèi)板剛性。
4 實車驗證
根據(jù)方案二的建議,將行李箱蓋左右鉸鏈加強板加長后進行強度耐久試驗測試,發(fā)現(xiàn)問題點已改善,不存在難以扣鎖的問題。試驗結(jié)果表明,優(yōu)化方案二滿足設(shè)計指標要求,達到了結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進的目標。
5 結(jié)論
本文利用HyperWorks軟件建立行李箱蓋總成有限元模型,并對行李箱蓋進行結(jié)構(gòu)強度仿真分析。針對原先的設(shè)計問題點提出2種優(yōu)化改進方案,對仿真結(jié)果進行對比分析,選取其中最佳的優(yōu)化方案,并最終通過試驗驗證該結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進是可行的。(轉(zhuǎn))
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