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基于ABAQUS的前车门屈曲抗凹分析

AnalysisofDentResistanceaboutFrontDoorBasedon

ABAQUS

务运兴龙海强毛显红

(长安汽车工程研究院CAE所)

摘要：汽车外板的抗凹性能是反映外板使用性能的重要特性。本文运用ABAQUS隐式弧长

算法，考虑了材料、几何及边界的复杂非线性，对某车型前车门外板抗凹性能进行了模拟分

析。通过对车门的抗凹性分析及评价，为车门的结构设计提供了重要的参考价值。

关键词：前车门；屈曲抗凹分析；ABAQUS

Abstract:Thedentresistanceofvehicleexteriorpanelisanimportantindexaboutthe

performanceofvehicleutilization.BasedonriksarithmeticofABAQUSsoftwareandthe

complicatednonlinearsuchasmaterials,geometryandcontact,analysisofdentresistanceabout

frontdoorissimulated.Thedentresistanceofdoorisanalyzedandevaluated,whichsuppliedan

importantvaluefordesignofvehicledoors.

KeyWords:Frontdoor；AnalysisofDentResistance；ABAQUS

1、前言

汽车的外板受到外载荷作用时很容易产生凹陷，不仅影响汽车的外观，甚至可能影

响汽车的使用性能。汽车外板的抗凹性能是反映外板使用性能的重要特性,因此其抗凹

性设计越来越受到设计部门的重视。

本文采用有限元分析方法，基于ABAQUS软件强大的非线性功能，对某车型前车

门进行了屈曲抗凹性仿真模拟，得到了前车门的位移云图及载荷位移曲线，为整车开发

的前期设计提供了参考。

2、有限元模型

前车门有限元模型主要包括车门内、外蒙皮及加强件，带车门铰链。车门钣金件采用

壳单元模拟，铰链采用连接单元CONN3D2模拟，类型为HINGE。模型网格的基本尺寸采

用10mm×10mm建模，模型单元总规模为55363个单元。有限元模型如图1所示。

图1前车门有限元模型

3边界条件

车门的屈曲抗凹分析考虑了几何非线性、材料非线性及接触非线性。在分析中，采用

解析刚体模拟刚性压头，在刚性面与车门外板之间建立接触关系。载荷施加在刚性面上，载

荷方向沿着考察点曲面的法向。约束车门铰链安装孔及门锁的DOF123456，边界条件如图2

所示。

车门外板型面曲率较大，在受到外载荷时有发生屈曲的风险，因此，采用隐式分析的

弧长算法进行求解计算。

分析分为两个载荷步：

第一步：施加位移载荷，在选取分析考察点建立垂直于外板的局部坐标系，将刚性面

沿局部坐标系Z轴移动一个很小位移，目的是将刚性面和车门外蒙皮建立起接触关系。

第二步：撤销位移载荷，在刚性面参考点施加额定载荷。

图2边界条件

4计算结果

在前车门上选取四个点考察其抗凹性，将其计算结果统计如表1所示。

表1各个考察点计算结果

位置C1C2C3C4

最大位移量3.55mm4.01mm8.69mm4.82mm

四个考察点的位移云图计算结果及载荷位移曲线分别如图3-图6所示。由计算结果可

知，C1点和C4点在200N载荷作用下发生了显著的屈曲，C2点和C3点没有屈曲发生，因

此，C1点和C4点不满足抗凹性要求。C1、C2、C3、C4点最大位移分别为3.55mm，4.01mm，

8.69mm，4.82mm，该位移值均小于设计目标值。其中，C3点位置的位移量较大，与实验结

果一致。

分析结果表明该车门外蒙皮抗凹性较弱，需要进行局部加强优化。可以考虑在车门抗凹

性较弱位置增加撑板或贴补强胶，以改善该处的局部抗凹性能。

图3C1点位移云图及载荷位移曲线

图4C2点位移云图及载荷位移曲线

图5C3点位移云图及载荷位移曲线

图6C4点位移云图及载荷位移曲线

5结论

本文利用ABAQUS软件的弧长算法对某车型前车门进行了屈曲抗凹性分析，分析结果

的薄弱位置与实验薄弱位置较一致。根据分析结果对车门的抗凹性做了评价，并提出了局部

结构的优化方向，经试验检测证明优化改进后的车门抗凹性能得到了明显的改善，屈曲抗凹

性分析为车门结构的优化