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汽车车门限位器力矩曲线有限元分析

王峻峰，刘莹，乔鑫

（华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳110141）

摘要：本文利用ABAQUS软件中隐式动力学的准静态分析，得到某款车型前门限位器的力矩曲线，并对

该曲线进行评估。仿真结果表明：准静态分析能够处理静力分析中结构出现的短暂动态问题，并且该限位器

力矩曲线满足设计要求。

关键字：隐式动力学；准静态；限位器力矩曲线

FiniteElementAnalysisofMomentCurveofTheCarDoorCheck

Assembly

JunfengWang，YingLiu，XinQiao

(BrillianceAutomobileEngineeringResearchInstitute,Shenyang110141,China)

Abstract:Inthisarticle,quasi-staticanalysisofimplicitdynamicinABAQUSisusedforgettingthemoment

curveofsomecardoorcheckassembly,andthecurveisestimated.Theanalysisresultsshowthatquasi-static

analysiscanhandletheshort-termdynamicinthestructureoccurredinthestaticanalysisandthecurvecansatisfy

thedesignrequest.

Keywords：Implicitdynamic;Quasi-static;Momentcurveofcheckassembly

1引言

车门限位器是限制车门的开启角度并且当汽车驻车在一定坡度上的时候，车门达到设计

开门角度时不自闭，不自开的装置。车门限位器的力学性能是评价车门设计和车门使用性能

[1]

的重要指标之一，对车门开闭的轻便性和灵活性影响很大，同时汽车车门开闭过程是否轻便

与灵活也是用户在车辆使用中关注程度较高的项目，因此应保证该部件有良好的力学与使用

性能。

本文以某款车型的前门限位器作为分析对象，利用ABAQUS软件隐式动力学算法中的准

静态分析，克服了因限位器滑块进入第一个限位凹槽时出现的不收敛问题，同时得到该限位

器的力矩曲线，并对此曲线进行力学评估，为设计人员提供了参考依据。

2隐式动力学算法

2.1隐式动力学

ABAQUS中的隐式动力学采用隐式时间积分来计算瞬态动力学或系统的准静态响应。需

要数值阻尼来获得收敛并且在求解中需要自动时间增量算法。由于该算法是无条件稳定的，

所以可以采用较大的时间步长，但是需要对整体刚度矩阵求逆，同时在每个时间增量步中通

过对非线性方程组的反复迭代来保证结果的精度。

2.2准静态分析

ABAQUS隐式动力学算法中包含三种分析类型，其中的准静态分析可以理解为使用慢速的

动态分析来模拟静态问题。如果在分析中，系统的惯性效应对结果的影响很小时，可以使用

此方法进行分析。该应用所使用的积分方法与其他两种应用不同，采用的是向后欧拉时间积

分法，即：

[2]

ut+Δt=ut+Δtvt+Δt

vt+Δt=vt+Δtat+Δt

?Rt+Δt=Mat+Δt+(I?P)t+Δt

其中，u为系统的位移，t为当前时间，Δt为时间增量，v为系统速度，a为系统加速度，R

为残余力，M为系统的质量，I为系统的内力，P为外载荷。

该方法要求加载时间应足够长，并且在计算结果中应考察系统的动能占内能的比例，一

般为5%-10%。

[3]

3分析模型的建立

3.1有限元模型的建立

由于本文不考虑车门重力载荷，而只考察车门在开启过程中限位器本身的操作力，所以

采用壳单元建立的车门有限元模型使用RigidBody进行简化处理，以减少计算时间。车门与限

位器的铰链均采用Connector单元中的Hinge类型来模拟。限位器总成采用体单元进行网格划分。

限位器压块上下端与座板和滑块之间的连接以及滑块侧面与座板的连接均采用Tie接触。使用

GeneralContact接触方式实现限位器滑块与拉板之间的相互作用。同时，约束车门每个铰链处

Hinge单元一个节点的全部自由度，并对车门的一个铰链施加转角为车门最大开启角度的位移

载荷，使其在强迫位移下使车门开启到最大角度。该分析的有限元模型如图1和图2所示。

拉板

滑块车门铰链

车门铰链

座板压块

图1有限元模型图2限位器总成有限元模型

3.2分析步与变量输出的设置

在车门开启的过