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Altair2017技术大会论文集

基于有限元分析的高强钢B柱零件的应用

ApplicationofhighstrengthsteelBpillarbased

onfiniteelementanalysis

高翔李阳徐毓宏林锦骏

（重庆中利凯瑞汽车部件有限公司、重庆、401120）

摘要:为了研究高强钢零件在汽车B柱上应用的可行性，通过HyperMesh软件建立了

有限元模型，并分析了B柱的静力工况和碰撞性能。通过OptiStruct软件完成总成拓扑优

化、加强板的形貌优化和尺寸优化，提出了可行的结构优化流程和性能研究方法。经验证，

优化方案满足B柱减重和结构性能的要求。应用表明AltairHyperWorks软件能有效优化零

件结构，并可以对改进后的结构完成准确验证。

关键词:有限元分析B柱高强钢零件Optistruct结构优化

Abstract:TostudythefeasibilityofapplyinghighstrengthsteeltoautomotiveBpillar,

afiniteelementmodelwasestablishedthroughtheuseofHyperMesh.Astaticcondition

andanimpactperformanceofBpillarwereanalyzedtoevaluatetheperformanceofthe

design.ThroughtheOptiStructtocompletetheassemblytopologyoptimization,

strengthentheshapeoptimizationandsizeoptimizationofplate,putforwardthe

optimizationmethodofresearchprocessandfeasibleperformancestructure.Ithas

shownthattherequirementsofBpillarinweightreductionandstiffnessenhancementcan

bothbemetthroughanoptimizationscheme.TheresultsdemonstratethattheAltair

HyperWorksisaversatiletoolonoptimizingthestructureoftheparts,andprovidesgreat

capabilititsonverifyingimproveddesigns.

Keywords:Finiteelementanalysis，Bpillar，Highstrengthsteelparts，

OptiStructStructureoptimization

1前言

汽车B柱又称中柱，位于前门和后门之间，是重要的承力构件[1]。其作用是保证汽车

在承受一定撞击的情况下，前车门能够打开、不产生严重的破坏和残余变形。因此，必须具

有足够的刚度和强度[2]。作为整车重要的侧面结构，B柱侵入速度和变形模式与乘员的损伤

有直接关系[3]，对整车侧碰性能有重要影响。目前，高强钢零件在车身上的应用比例普遍

不高，汽车B柱是应用开发的重点之一。

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2研究思路

由于本文基于CAE有限元分析方法，结合CAD工程设计和材料成型工艺，以某经过

试验仿真对标后的车型为研究对象，通过AltairHyperWorks软件，研究了B柱基础模型的

结构性能，并对高强钢零件替换模型的结构进行了优化。经分析验证，高强钢零件的应用方

案在实现减重的同时，满足了结构性能的目标要求。研究思路见图1。

基础模型的结构性能分析

高强钢零件替换模型的

结构性能分析及对比

以性能不低于基础模型

为目标的结构优化

未

优化模型性能及

减重目标的验证分析

达

标

高强钢零件应用方案的确定

图1本文研究思路

3基础模型的结构性能分析究

由于B柱的基础模型由以点焊形式连接的9个零件组成，质量为11.76kg。这9个零

件均为普通冷冲压零部件，其中强度最高的加强板下段零件的屈服强度为549MPa，其余

零件的屈服强度均低于340MPa。B柱承受的主要载荷是来自于侧面的撞击。下面从静力

分析和碰撞性能两方面研究