基于MSC_FATIGUE的轿车车门结构疲劳耐久分析.pdf

基于MSC.FATIGUE 的轿车车门结构疲劳耐久分析 肖志金夏汤忠 刘盼 摘要 以某型轿车车门为例，建立了前侧门系统的有限元模型，施加了边界条件以模拟实际工况，并采用 ABAQUS 求解器计算获得了应力时间历程。利用Miner 损伤累积准则，在MSC.FATIGUE 软件中对车门的 疲劳寿命进行仿真分析，估算了车门在100000 次开关闭循环后的累计损伤值，并提出了改进方案。计算结 果显示危险区域与实车试验一致。 关键词 MSC.FATIGUE 车门 疲劳损伤 Fatigue analysis of the front door on automobile based on MSC.FATIGUE Abstract A finite element model for the front door system is build, boundary condition is performed to simulate the real situation, time history of stress is obtained through calculating by ABAQUS. The fatigue life of the front door is analyzed with Miner damage summation rule using simulation based on the MSC.FATIGUE, the summation damage value of the door after it has been open and closed 100000 times is received, and the improving suggestion is brought out. The damaged area showed in the simulation result is agreed by the real car test. Keyword MSC.FATIGUE, automobile side door, fatigue damage 1 引言 车门作为轿车车身中十分重要的功能部件，具有隔绝车外噪声，缓冲来自外部的冲击的 作用，其疲劳寿命直接关系到轿车的经济性和舒适性。如果能在设计的早期预测结构的疲劳 寿命，可以减少试验次数，降低费用，缩短产品开发周期，提高产品的质量。因此在车门设 计的早期阶段，利用计算机仿真模拟，对疲劳寿命进行，有针对性的进行设计的改进，具有 较大的现实意义。 以某型轿车前侧门为例，采用MSC.FATIGUE 求解器，对前侧门结构的疲劳寿命进行了 分析，识别了危险区域并提出了改进意见。 2 汽车前侧门有限元模型的建立 2.1 前侧门网格模型 将前侧门各零件和与其相关联的车身环境件的三维模型导入到有限元前处理软件 HYPERMESH 中，采用壳单元进行网格划分，基本网格尺寸为5mm。玻璃及门窗附件简化 为集中质量施加在各质心处。门锁、门铰链和玻璃升降器电机都采用六面体单元建模。焊点 利用B31 单元模拟，采用MPC 单元模拟门铰链上的旋转副。根据实际情况定义材料属性和 接触关系。生成的有限元模型单元数量为318555，节点数量为290757 ，局部模型如图1 所 示。 图1 前侧门总成局部网格模型 2.2 分析工况及边界条件 在车身环境件上加全约束，使车门开启4 度，并对车门施加 1.46 弧度/s 的关闭角初速度 （对应锁扣处的关闭线速度为1.5m/s）。改变模型中玻璃安装位置，以分别模拟玻璃全关， 半开和全开三个工况。 3 有限元计算结果 采用ABAQUS 求解器对有限元模型进行求解，将生成的3 个应力结果文件一起读入到 MSC.PATRAN 中进行后处理。 max stress 为 181Mpa 图2 玻璃全关工况111ms 时的应力云图 max stress 为