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基于ABAQUS的轻型商用车前车门有限元分析

程志刚，沈磊，柯龙燕,何润华,郁强

（上海汽车集团有限公司商用车技术中心，南京210028）

摘要：汽车的开启件是汽车的重要部件，其性能的好坏直接影响汽车的整体性能。本文主要针对汽车车门进行有限元分析，

采用ABAQUS求解器进行计算，考察车门的约束模态和刚度性能，从而评价车门性能的好坏。

关键词：车门,有限元,约束模态,刚度,ABAQUS

图书分类号：TU463.8文献标识码：A

FEAofLightCommercialVehiclesFrontDoor

BasedonABAQUSSoftware

CHENGZHIGANG,SHENLEI,KELONGYAN,HERUNHUA,YUQIANG

(SAICMotorCommercialVehicleTechnicalCentre,Nanjing210028,China)

Abstract:Thereopenpartsareimportantforthevehicle,Itsperformancehasadirectimpacttheoverallperformanceofthevehicle.

ThispaperfocusesonFEAofthefrontdoorusingtheABAQUSsolvertocalculate,inordertoobtaintheperformanceofRestriction

ModeandStiffness,sothatwecanusedtoevaluatethefrontdoor.

Keywords:Door;FiniteElementMethod;RestrictionMode;Stiffness;ABAQUSSoftware

0.引言：

随着经济的不断发展，汽车已经作为普通的消费品进入千家万户，车门作为车身的重要部件，承担着整车密

封，并且安装承载了大量的功能键，例如玻璃、玻璃胶条、车门锁、车门升降器及电机、玻璃导轨、门内饰板等

等各种功能零件。其结构性能的好坏直接影响汽车的总体性能和舒适性。

本篇主要针对汽车车门进行有限元分析，分析内容主要包括约束模态分析和车门刚度分析。约束模态分析是

考察门本体在铰链和门闩处同时施加适当的约束条件下的振型以及相应频率值；车门刚度分析模拟真实试验条件

下的工况对门本体模型施加约束条件和载荷条件，从而考察各种工况下门的最大变形量是否超过经验值或实验值。

本文采用有限元分析的方法，在车门的几何模型基础上建立有限元模型，给定一定的边界条件和载荷条件，采用

ABAQUS求解器对分析模型进行求解，采用ABAQUS/CAE进行后处理。

1.车门分析模型介绍

前车门有限元模型主要是车门的钣金件，不包括门体内的附件。模型主要采用壳单元进行建模，其中铰链采

用实体单元建模。整个模型共有40342个单元，其中四边形S4单元37206个，三角形S3单元1150个，实体C3D8

单元1986个。车门钣金件之间的连接方式主要采用connectors/spot/acm（shellgap）方式来模拟焊点，结构胶和

焊接胶采用实体C3D8来模拟，螺栓采用KINCOUP单元模拟，铰链采用Beam单元模拟。使模型更加的符合实

际条件。整个车门的有限元模型如下图1.1所示：

§1.1车门有限元模型

2.分析理论

对于动态结构，外力和位移都是时间的函数，如果不考虑阻尼（承载式车身结构），则根据达朗培尔(D?Alembert)原理,只要在外力中计及惯性力，便可像推导静力学方程一样建立动力学方程。

由形函数?N?的含义，对单元e有?f???????其中：?f?单元内各点的位移；??

e?单元节点的位移；

e

N

上式两边对时间取两次倒数得单元内部的分布惯性力可以表示为：

e???

....?

????

Pmf???N?

???

????

????

其中：?——单元质量密度；设单元中的体积力（以体单元为例）是?P?，计及惯性力后有：

e?..

?

??????

P?P

???N?

??

??

又由虚功原理有：??N???????????