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基于Abaqus的某车型行李架强度有限元分析

宋起龙

（东风汽车公司技术中心，武汉，430058）

摘要:行李架安装于汽车的顶盖上，用于固定技术装备或货物等。由于在行驶过程中，汽

车所受到的震动较大，在行李架设计的过程中，其强度要满足使用要求。为解决此问题,本

文对Catia所建立的实体模型，依据有限元分析的思路，进行了网格划分，建立了有限元

模型，按照行李架的实际受力情况完成了载荷的施加和边界条件的定义，通过求解，得出了

行李架应力应变云图，为以后的设计和方案的改进提供了数据参考。

关键词:行李架有限元强度优化

Abstract:Thebaggagerackisinstalledonthetectumofthecar,Itisusedtostockthetechnical

equipmentandgoodsandsoon.Whenthecarisdriving,Itshocksgreatly,.Intheprocessofthe

baggagerackdesign,thestrengthcancontentwiththerequired.Inordertosolvethematter,a

modelofthebaggagerackisbuilt,AccordingtothemethodoftheFEA,themodelismeshedand

boundaryconditionisloads.Thedistributingdiagramofstressisacqrired,Itcansupplyforthe

designandoptimizationconstruction.

Keyword:BaggagerackFEAStrengthOtimizationdesign

1概述

行李架是汽车上的一种常见结构，它安装于车身的顶盖处，用于固定技术装备或货物

等。按尺寸大小和特点，汽车行李架可以分为单层行李架、双层行李架等；按适用车型可以

分为专业行李架和通用行李架；按安装不同可以分为简易行李架和组合式行李架等。

由于汽车在行驶的过程中，所受到的冲击震动较大，对行李架的强度也提出了较高的

要求，设计人员在设计行李架时，其结构会存在一些设计不太合理之处，影响行李架的强度。

目前，随着计算机技术的发展，仿真分析技术逐渐成熟，其高效率、低成本的优势被

国内外汽车厂商所青睐，成为汽车设计不可或缺的主要手段。本文针对某车型行李架设计结

构，建立了有限元模型，按照实际的受力工况，对行李架进行了载荷施加和边界条件的建立。

利用有限元软件Abaqus，采用材料非线性计算，得出了行李架的应力应变云图，对以后方

案的确定提供了一定的数据参考。

2有限元模型的建立

行李架结构一般包括行李架拉杆、行李架支座和行李架安装支架等结构，在建立有限

元模型时，坐标系采用整车坐标系，把行李架和车身顶盖作为一个整体考虑，白车身模型截

取顶盖以下300mm以内的单元。

行李架支座首先建立二维网格，在此基础上，建立实体模型。行李架杆件和行李架支

座采用壳单元建立有限元模型，因重点考核行李架本身和车身安装处的强度，故对车身顶盖、

侧围和行李架支架相接触的部分进行网格局部细化。在行李架和车身的螺栓连接处，通过施

加Rigides单元实行刚性连接。所建立的有限元模型如图1所示。

图1某车型行李架有限元模型

建立完成行李架有限元模型后，赋予各部件材料属性，行李架拉杆及支座材料为铝合

金6061，弹性模量为7.9*E4MPa，泊松比为0.33，密度为2.7*E-9T/mm3，材料的应力应变曲

线如图2所示。

图2行李架材料6061应力应变曲线

车身的材料为合金钢，弹性模量为2.1*E5MPa，泊松比为0.3，密度为密度为

7.9*E-9T/mm3。

3行李架边界条件的定义

行李架在静载试验的过程中，是将方形的钢制框架固定在行李架拉杆上，在框架上进行

加载。在仿真分析过程中，采用Beam单元模拟方形钢制框架，采用Rigide刚性单元连接钢

制框架的边缘，在刚性单元的中心节点进行加载。

行李架静载试验工况及有限元模型，如图3和图4所示。

图3行李架静载试验工况图4行李架有限元模型

3行李架有限元分析

行李架安装在白车身上，截取白车身上部部分模型，对截取的边缘处节点进行全约束，

在框架的中心点处进行加载，其静态工况载荷施加，如图5所示。

图5静态工况载荷施加图

其中，各分力大小如表1所示。

载荷