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基于ABAQUS的引擎盖抗凹刚度分析

邢志远

（东南(福建)汽车工业有限公司研发中心，福建福州）

摘要：抗凹性是反映汽车外板性能的重要指标之一。本文根据抗凹性理论，并基于ABAQUS软件，

运用其隐式算法，考虑了材料、几何及边界的非线性，对某车型引擎盖进行抗凹性模拟分析。汽

车引擎盖经常由于强度过低而导致质量问题。通过对引擎盖的抗凹性的分析及评价，为引擎盖的

结构设计提供了总要的指导意义。

关键词：引擎盖；抗凹性；ABAQUS

AnalysisofDentStiffnessaboutHoodBase

onABAQUS

XingZhiyuan

(ResearchandDevelopmentCenter,South-East(Fujian)MotorCo.,Ltd.,Fuzhou350119,China)

Abstract:Dentresistanceisimportantindictorwhichisareflectionoftheuseofautomotivepanel.

BasedonriksarithmeticofABAQUSsoftwareandthenonlinearsuchasmaterials,geometryand

contact,analysisofdentresistanceabouthoodissimulated.Theautohoodoftenhasthequality

problembythelow-strength.Thedentstiffnessofhoodisanalyzedandevaluated,whichsupplied

animportantvaluefordesignofvehiclehood.

Keywords:hood；dentstiffness；ABAQUS

1.概述

抗凹性是指车身外板覆盖件在承受外部载荷时抵抗凹陷弯曲及其局部凹痕变形、保持形状的能力。

汽车车身外板的抗凹性一直以来都是众多用户选购新车的重要标准，其直接影响到车辆的外观品

质，如人为的触摸按压、静载荷以及行进过程中的振动以及掉落的树枝、碎石冲击动载荷等。这

些载荷往往使覆盖件形状发生凹陷挠曲甚至产生局部永久变形,而汽车引擎盖经常由于顶盖的强

度过低而导致质量问题，因此很有必要对车身外板进行抗凹性分析。

本文基于ABAQUS软件，运用去隐式弧长算法，考虑了材料、几何及边界的非线性，对某

车型顶盖进行抗凹性模拟分析，得到顶盖的位移云图和载荷曲线，为整车开发的前期设计提供了

参考。

2.有限元模型

1)引擎盖模型

引擎盖模型要包括引擎盖的主要承载部件。模型如图（a）所示。共有48819个单元。

图(a).顶盖有限元模型

2)压头模型

过去的研究中，压头（碰头）设计千差万别，形状、尺寸与材料都不尽相同：有弹性、刚性压头，

也有球形、半球形、圆锥形头，尺寸（直径）范围从12.5mm到101.6mm不等[5]。本文采用半径

为70mm，厚度为5mm，材料为钢的压头，几何形状如图（b）所示。

图(b).压头模型

3.边界条件

在铰链处约束所有自由度，在bump处约束3自由度，在latch处约束23自由度，如图（c）所

示。

1~6

1~6

3

23

3

图（c）

为确保压头垂直作用在外板件表面，防止它在加载过程中失稳，对探头进行局部约束。在压头

中心约束12456自由度，如图（d）所示。

约束压头中心

12456自由度

图（d）

4.载荷条件

1)加载区域

外板件刚度性能分析的加载区域设置为外板几何中心，或者是最大未受支撑的区域。外板件

刚度性能分析的加载区域还应包括车身外表面上任何可能在检修时受力变形的区域，例如前翼子

板的边缘。涉及到不同项目的具体车型，加载区域可由产品工程师、试验工程师及CAE分析工

程师共同商讨确定。

2)加载分析

确定了加载点后，建立两个载荷步：

第一步：施加强制位移，使压头和外板产生接触关系。在压头中心约束3自由度，根据压头

与外板的厚度关系，赋予Z向的强制位移0.175mm。

第二步：以三角波的形式施加载荷，速率为220N/s，加载到1s后开始卸载。

图（e）

5.结果分析

抗凹刚度分析判别标准：外板件刚度性能的判别，要求输出载荷与变形的曲线。分析结果是

否可以接受的分界线是一条梯度为10N/mm的直线，如图（f）所示，任何出现在拒绝区域的外

板刚度性能都是不可接受的，都需要进行进一步的评估及修订。

220

200

180

160

140

120

Acce