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基于Abaqus门内护板刚度分析精度验证

张方，梁美强，袁根旺

（长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北保定，071000）

摘要:随着人们对汽车的精致感知要求的提高，汽车内饰件的刚度性能受到的关注越来越

高。本文应用ABAQUS软件，考虑了材料、几何及边界的非线性等因素，对三款车型门内

护板总成进行侧向刚度分析，并通过侧向刚度试验对分析精度进行验证，为门内护板的结构设计提供参考。

关键词:Abaqus，门内护板，刚度，精度

1.引言

随着汽车工业发展及人们生活水平的提高，消费者对汽车内饰件精致感知的要求也逐

渐提高。门内护板作为汽车内饰件的主要部件，其结构刚度直接影响到人们的驾乘感受，

也是许多消费者选购新车的重要标准。若刚度不足，会直接引发触摸按压软，静载及行车

振动过大，甚至会有异响问题产生，因此门内护板结构设计阶段的刚度模拟分析及验证阶

段的刚度试验显得尤为重要。同时为降低研发成本，保证刚度试验的一次性通过率，刚度

模拟分析的仿真精度就必须要保证。

Aabqus作为大型有限元模拟软件，其适用范围较广，本文应用Abaqus软件，考虑了

材料、几何及边界的非线性，对三款车型（A/B/C）门内护板进行仿真模拟分析，并通过

侧向刚度试验对分析精度进行验证，为门内护板的结构设计及后期仿真分析结果评判提供参考。

2.门内护板侧向刚度验证方法

2.1CAE仿真模拟分析

网格基准长度设定为5mm，各部件的厚度按照实际几何模型。模型中包括除电器件、

玻璃外车门所有部件。车门钣金部件按照实际状态进行焊接，焊点类型选用fastener。门内

护板按照装配状态连接到车门钣金上，为保证仿真与试验的一致性，约束位置按照试验状态进行约束。所有卡扣的连接用MPC模拟。如图1所示。

2017SIMULIA中国区用户大会1

图1.约束位置示意图

模型中钣金件材料按照实际材料赋予，塑料件材料主要使用ABS/PC-ABS/PP+EPDM-

TD20，材料主要性能参数如表1所示。

表1.材料主要性能参数.

材料ABSPC-ABSPP+EPDM-TD20

DENS(g/(cm)3)1.0401.111.06

YOUNG(MPa)220024002045

POISSON0.360.400.38

YIELDSTRESS（MPa）415323

2.2侧向刚度台架试验

门内护板按照实车状态装配到车门钣金上，车门钣金通过卡钳等装置固定到工装上，

通过加载装置施加载荷，同时测量压头位移。由于门内护板部分产品为包覆或吸覆设计，在分析时无法准确模拟发泡层，因此该类测量点附近的包覆层均需去掉。如图2所示。

图2.约束位置示意图

22017SIMULIA中国区用户大会

3.仿真分析结果影响因素验证

为明确边界条件、工况、各部件间的限位结构等因素对分析结果的影响，分别对各影

响因素进行单因素对比分析。各因素考虑与否对分析结果的影响如表2所示，表中数字为

各因素在不同水平下分析结果的差值与基础模型的比值。

其中球头接触指对比采用rbe3与采用按压球头两种方式的差别；支撑限位是指地图袋

内板与下护板本体之间的限位结构考虑与否的差别；施力面积指在采用rbe3基础上对比载

荷施加面积12mm2及10mm2差别；水切模拟指水切位置采用rbe2刚性连接及弹簧单元模

拟之间的差别；单元类型为全积分与缩减积分类型之间的差别。

表2.各因素对分析结果的影响

车型ABC

球头接触4%11%9%

支撑限位7%16%9%

施力面积1%1%2%

几何非线性7%8%7%

水切模拟——17%8%

单元类型2%1%2%

由表2可以看出，建立球头接触、支撑限位、几何非线性，水切模拟四个因素对分析结果影响较大。由于各个车型门内护板刚度选点较多，若均建立球头接触，所需模型调试及计算时间较长，不利于车型问题的快速验证，故继续采用rbe3模拟按压点。在综合支撑限位、几何非线性，水切模拟等因素的影响后，调整分析模型，进一步提升仿真精度。

4.门内护板侧向刚度仿真与试验结果对比

采用Abaqus软件，仿真模拟门内护板侧向刚度试验。依据前期对各因素的验证结果，

调整分析模型：考虑材料及几何非线性；内水切采用Spring单元模拟，通过设置弹簧刚度

来模拟弹簧对门内护板及钣金的限位作用；施力方向沿Y轴，模拟人按压门内护板，载荷

大小为50N，载荷面积为12mm2，载荷施加到柔性单元的中心节点上，该中心节点的位置

保证与试验按压点中心点一致。对三款车型重新进行仿真分析，并与试验结