基于有限元法的汽车后车门静态刚度分析
基于有限元法的轿车后门刚度分析
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1
引
言
。
，
用 传 统 的设 计 方 法 通 常 需 要 进 行 大 量 的试 验
，
内河 船 舶 及 航 运 学 术 会 议
应崇福
．
19 9 8
．
超声 学 [M
] 北 京 科 学 出版 社
．
：
．
19 9 0
．
[3 ]
杨建国_ ， J、 波 分 析 及 其 工 程 应 用 [ M ] 北 京 ：机 械 工 业 出 版 社
．
，
2005
．
表
类型
2
测试 结果
随机 在各 类 型 信 号 中分 别抽取
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．
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．
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神 经 网 络 工 具 箱 中设 计 出
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V B
乘用车车门静态刚度分析及改进的设计
乘用车车门静态刚度分析及改进的设计付景顺;宋萌;赵昕【摘要】以某款乘用车的前车门为例,应用CATIA软件建立前车门的三维几何模型,利用有限元理论与方法在Hypermesh中进行模型的简化和网格划分,利用Hypermesh和Nastran的接口,在Nastran中对前车门进行垂向刚度和扭转刚度分析,得到车门的Z向和Y向位移云图.仿真结果表明,该车门扭转刚度在正常范围内,垂向刚度过大,需要对刚度过大部分进行改进,改进后车门最大位移由原来的4.687mm降为2.430mm,垂向刚度值由原来的582N/mm降为302N/mm,满足了垂向刚度的要求.为车门的最初设计及改进提供参考.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2016(029)001【总页数】3页(P65-67)【关键词】车门;静态刚度;有限元;Hypermesh【作者】付景顺;宋萌;赵昕【作者单位】沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】U463.821车门是车身设计中非常重要，又相对独立的部件，由门外板、门内板、门窗框、门玻璃导槽、门铰链、门锁及门窗附件等组成。
作为一综合性的转动部件，车门和驾驶室一起形成乘员的生存空间，当车门闭合时，应具有良好的振动特性，足够的强度和刚度，耐冲击性能以及侧碰时的抗碰撞特性［1］。
车门刚度不足往往会使车门卡死、密封不严而导致的漏风、渗水等现象引起的车门变形量过大，还会产生车门的振动，带来噪声，降低乘坐车辆的舒适性，容易导致车门内部结构部件的疲劳损坏。
但是刚度过大又会使车辆发生侧向碰撞时车门不能有效吸收碰撞能量，产生较大的碰撞界面力和碰撞加速度等问题，对乘员造成较大伤害［2］。
因此，在设计车门时必须注意将车门的变形量控制在一定的范围内，即车门必须有一个合适的刚度和强度，同时在车门的制造过程中，车门工艺性好，易于车门附件的安装，外形与整车达到协调统一。
利用有限元技术分析汽车后盖刚度
关键 词
：
车身 ； 剐 度 ； 有 限 元
：
中图分 类号
TP 3 9 1 7 7
．
文献标识 码
：
A
文章编号
：
10 0 9
—
9 4 9 2 (2 0 0 8 ) 1 1 0 0 2 0 0 3
—
1
引言
汽 车 刚 度 是 指 汽 车 在 正 常行 驶 时 的 许 可 变 形
，
单元 表示 汽
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的 结 点 力 向 量 和 结 点 位 移 向量
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整 个 结 构 的 结 点 位 移 向量 {8 l
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是作用 在结 构上 的结点载荷 向量 与结 点位 移 向量 之 间 的关 系式
组集时
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根 据 求 解 整 体 刚 度 方 程 所 得 到 的 结 点 位 移 向 量 {5 ) 可 求 出结 点 的 应 变 ：
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简写 为 FEA )
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(4 )
目前 已 形 成 了 相 对 固 定 的 工 作 步 骤 和
(7 )
收 稿 日期 ： 2 0 0 8
基于有限元分析的车身刚度强度优化设计
基于有限元分析的车身刚度强度优化设计近年来，随着汽车工业的快速发展，汽车的安全性能逐渐成为人们选择汽车的重要考虑因素之一。
而车身强度和刚度则是影响汽车安全性能的关键因素之一。
为了提高车身强度和刚度，借助有限元分析技术进行优化设计成为了一种重要的方法。
有限元分析是通过将连续体分割为有限个小元素，再在这些小元素上进行计算，求解结构中的应力和应变分布的一种数值分析方法。
在进行车身强度和刚度的优化设计时，有限元分析技术能够通过对车身构件的应力和变形特性进行分析，确定车身构件的受力区域，并对其进行重新设计，从而达到提高车身强度和刚度的目的。
在进行有限元分析之前，需要先确定车身强度和刚度优化设计的目标。
一般来说，车身强度的主要考虑因素包括车辆碰撞时撞击能的吸收、安全气囊的触发时间和车辆的耐久性。
而车身刚度则主要考虑车辆悬架的调校和车辆的操控性。
在确定了优化目标之后，需要对车身的结构进行有限元模型的建立和计算。
在车身刚度的优化设计中，焊接是一个非常重要的因素。
大量的焊接会使车身的刚性有所改变，而焊缝的质量也会对车身的刚性产生影响。
因此，在进行有限元分析时，需要对车身的焊接进行细致的分析，并且对焊缝进行优化设计。
通常情况下，焊接的质量对于车身刚度的影响可以通过进行试验数据进行验证。
在车身强度的优化设计中，需要考虑车身不同部位应受的应力大小，从而确定车身的强度分布。
通常情况下，车辆前方受到的力大，因此车身前部结构需要更加坚固。
而车辆的底部则需要更加耐久，以保证车辆在行驶过程中不受损伤。
另外，车辆的后部结构需要采用抗震设计，在车辆碰撞时能够承受更大的冲击。
除了车身结构的优化设计之外，在材料选择和工艺的使用上也有许多需要考虑的因素。
目前，汽车车身大多使用钢材和铝合金材料进行制造。
在材料选择上，需要考虑材料的强度和刚度，同时需要和其他件匹配，保证车身的整体性能。
另外，需要将车身制造工艺和焊接工艺纳入考虑，这能够直接影响到车身的刚度和强度。
基于FEM的车辆结构强度与刚度分析
基于FEM的车辆结构强度与刚度分析随着现代汽车行业的不断发展，车辆结构的强度和刚度分析已成为汽车工程中的重要领域。
在这个领域中，有一种广泛应用的数值分析方法，叫做有限元方法（FEM）。
FEM不仅可以准确地预测车辆结构的性能，而且可以在设计阶段检查和优化设计方案，从而提高汽车的质量和安全性。
有限元方法是一种数值解法，利用计算机模拟物理现象，通过数学分析和计算来预测材料和结构的行为。
在有限元方法中，研究对象被分割成有限个小单元，然后对每个小单元进行分析，最后将所有结果组合起来得到全局解。
这种方法可用于各种工程领域，例如机械、航空航天、土木工程等。
在汽车工程中，用有限元方法对车辆结构进行强度和刚度分析，可以预测和评估车辆受力情况，优化结构设计，提高汽车品质和安全性。
汽车结构复杂，需要考虑车身、底盘、发动机等各个方面。
因此，利用有限元方法进行汽车结构分析需要考虑多个因素。
在车辆结构强度分析中，有限元方法可以预测材料的应力和应变分布，从而确定材料是否会破坏或失效。
在车辆设计中，需要明确材料的强度和刚度等特性，以确保车身能够承受各种力的作用，保障车辆在高速行驶、碰撞和颠簸路面等应力状态下的安全性。
有限元方法可以优化车身结构的设计，使其能够承受更大的压力和力矩，提高车辆的刚度和稳定性。
另一个关键的问题是汽车结构的振动特性。
车辆的振动会影响乘坐舒适度和行驶稳定性。
通过有限元方法分析，可以预测车辆结构在不同频率下的振动模式和特性，进而按照设计要求进行优化。
例如，汽车底盘的自然频率需要与路面悬架的自然频率匹配，以达到振动衰减的效果。
有限元方法可以帮助设计师确定底盘的自然频率和振动模态，从而优化底盘设计，提高车辆的行驶稳定性。
总之，基于有限元方法的车辆结构强度和刚度分析，是汽车工程中的一项重要技术。
通过这种方法，可以预测车辆结构在不同应力状态下的性能，优化设计方案，提高汽车的质量和安全性。
虽然有限元方法需要强烈的专业背景和实践经验，但它对于汽车设计行业来说是一种非常有价值和必要的技术。
基于有限元分析的汽车车身强度与刚度优化设计
基于有限元分析的汽车车身强度与刚度优化设计随着汽车工业的高速发展，车身结构与性能的优化设计成为了汽车制造过程中的重要环节。
其中，车身强度与刚度是影响汽车安全性能与舒适性的关键指标。
本文将探讨利用有限元分析方法进行汽车车身强度与刚度的优化设计。
一、引言汽车的车身强度与刚度是保障乘客安全与减少车辆振动的重要指标。
传统的设计方法主要依靠经验和试验，但是这种方法的成本高昂且耗时，无法满足现代汽车制造的需求。
有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）技术因其高效、准确、经济的特点而成为了汽车工程领域中常用的工具。
二、有限元分析在汽车车身设计中的应用有限元分析是一种数值模拟方法，通过将实际结构离散为有限数量的单元，进而计算并预测结构的力学响应。
在汽车车身设计中，有限元分析可以用于确定车身中的应力分布、刚度矩阵和模态分析等相关参数。
1. 车身结构建模在有限元分析中，需要对车身结构进行准确的建模。
根据实际汽车的几何形状和材料特性，可以使用专业的有限元软件进行三维建模，并设置材料参数和边界条件。
2. 力学响应仿真通过给定车身所受到的载荷情况，可以进行强度仿真来评估车身在不同工况下的应力分布。
同时，还可以进行刚度仿真来预测车身在运动过程中的变形情况。
通过有限元分析，可以准确计算车身在各种工况下的应力及变形，并获得相应的结果数据。
3. 优化设计根据有限元分析所得到的结果数据，可以进行车身的优化设计。
通过对车身结构进行调整，如增加加强筋，改变材料厚度等，可以提高车身的强度与刚度性能。
三、汽车车身强度与刚度优化设计的考虑因素在进行汽车车身强度与刚度的优化设计时，需要考虑以下因素：1. 材料选择汽车车身通常采用钢材料，而不同级别的车辆往往选用不同强度的钢材。
在材料选择上，需要平衡强度、造价和安全性能等因素。
2. 结构优化在车身设计中，加强筋的设计是提高车身强度的关键。
通过有限元分析，可以确定加强筋的位置、形状和数量等参数，从而优化车身结构，提高车身整体强度。
基于数值模拟的轿车车门静态性能综合评价及模态分析
（） ０ １２ ｍ挤压距离的初始挤压阶段 ， １在 到 ５ｒ ａ 使车门变形 的
（ ） ０至 ３５ ｍ挤压距 离的中间挤压阶段 ， ２在 ０ｒ ａ 使车门变形 的
命 。从刚度方面考虑 ， 车门刚度不足通常会引起 车门边角处 的变 平均挤压力不得低 于 １０ ０ ０ ０ Ｎ；
中图分 类号 ： Ｈ１ ， ４ ３ 文献标 识 码 ： Ｔ ６Ｕ ６ Ａ
轿车车门是车身 中相对 独立并且十分重要 的一个部件 ， 由 确规定了轿车车门所应达到的强度要求 。试验标准规定 ： 是 侧窗玻 多块薄板零件 冲压焊接 而成 的多层 大面积组合体 ， 结构复杂 ， 质 璃位于最 高位置 ， 所有车门闭锁 ， 车身固定牢靠 ； 加载装置的压头 量较大 。通常轿车车门由车 门内板、 车门外板 、 内板加 强板 、 外板 为直径 ３５ ｍ的钢制刚性 园柱体 ，其长度应能使其上端高出窗 ０ｍ 窗框加强板 、 内板窗框加强板 、 防撞杆 、 铰链加强板 、 导轨等部件 口下边缘 １ｍ 、 ３ ｍ 其下端在车 门最低 点之上 １７ ｍ； ２ｍ 压头轴线对 组成 ， 部分构件上分 布有窝穴 、 空洞 、 加强筋进行 局部加强 ， 部件 准车门最低点之上 １７ ２ 处沿 车门表面所作水平线段的中点 ， 载 加 通过翻边 、 、 粘合 滚焊等方式结合 。 装置的园柱表面与车门的外表面接触 ； 载装置 的移动速度不得 加 车门除了要与 车身配合 ， 作为独立运动的部件 ， 使用 特 大于 １． ｍｓ 从其 ＇ ｍ ／同时连续记录载荷及相应的位移 ， ２ ７ ， 直到加载装置移 性上看 ， 车门还单独 承受 一些 工况载荷 ， 同时作为车辆低挡侧 向 动 ４７ ｍ为止。按照上述试验 ５ｍ 条件 ， 车门应满足如下强度要求： 力 的第一道屏障 ， 车门必须具 有足够 的强度 ， 并其保证其疲劳 寿
车门静态刚度的有限元分析_刘吉明
内板后端下角 施加 183 N 的 Y
向节点力
3. 30 mm 3. 02 mm
图 3 车门有限元模型
2 种工况的 Y 向位移云图如图 5 和图 6 所示.
2 车门静态性能计算与分析[3 - 10]
把离散后的模型导入 MSC. Patran/ Nastran 中 进行各性能分析. 2. 1 车门自由模态分析
如果风机的高效区在小流量区域 ,随着流量 的增加风机效率是逐渐降低的 ,那么采用阀门调 节法从 100 %Q 开始调小风机流量时 ,风机的运行 效率是增大的 ,式 (7) 中 ηB > ηC , 这时 PS 可能是 负的 ,即采用变频调速有可能比阀门调节更耗能. 这时用户可以根据实验数据 , 按式 (7) 来判断节能 效果的好环 ,从而决定是否采用变频调速法 , 否则 也可能达不到节能的目的.
本研究对某款车左侧前车门利用有限元法进 行静刚度分析 ,对车门作如下简化 :
1) 忽略内饰板 、车窗玻璃等部件 ; 2) 省略车门把手 、车门锁 、铰链等结构 ,铰链 处仅用简化的约束代替. 1. 1 模型的导入和几何清理 车门 CAD 模型由厂家提供 , 导入 HyperMesh 中进行网 格 划 分. 有 限 元 分 析 对 模 型 的 要 求 和 CAD 模型不同. CAD 模型需要精确的几何表述 ,包 含有很多的几何细节特征 ,如圆角 、小孔等. 而这 些细节在有限元分析时 ,需要用很小的单元才能 精确描述 ,这将导致求解时间过长. 因此 ,在有限 元分析时 ,需要简化掉一些细节信息 ,以便于网格 划分和计算分析[2 ] . 此外 ,CAD 模型导入 HyperMesh 后 ,产生了一 些几何信息错误 ,如导入的曲面存在一些缝隙 、重 叠 、边界错位等缺陷 ,直接进行网格划分会导致网 格质量低下 ,影响求解精度. 所以 ,在导入 CAD 模型后 ,要进行必要的几何 清理 ,改正导入的模型所存在的缺陷 ,清除不必要 的细节 ,形成一个简化的模型 , 以便进行网格划 分 ,获得较好的网格质量 ,提高计算精度. 几何清理前后的车门内板如图 1 和图 2 所示.
基于有限元分析的汽车零部件强度与刚度优化设计
基于有限元分析的汽车零部件强度与刚度优化设计随着汽车工业的发展，汽车部件的强度和刚度优化设计变得越来越重要。
在汽车制造过程中，有限元分析成为一种广泛应用的工程计算方法，通过对汽车零部件进行有限元分析，可以有效地评估其强度和刚度，并提供优化设计方案。
汽车零部件的强度是指其在工作载荷下不会发生破裂或塑性变形的能力。
而零部件的刚度则是指其在受到外力作用时的变形量。
在设计过程中，为了满足车辆的安全性和性能要求，需要对零部件的强度和刚度进行综合考虑和优化设计。
有限元分析是一种数值计算方法，通过将零部件划分成多个小单元，在节点处建立代表材料性质的节点，利用有限元法原理，将材料的力学性质转化为代表节点的位移和应变，进而分析和计算零部件的强度和刚度。
在进行有限元分析时，首先需要建立准确的零部件模型，并对其进行网格划分。
网格划分的精细程度和划分单元的数量会直接影响到分析结果的准确性。
然后，需要定义零部件的边界条件和加载情况，这些条件将模拟零部件在现实工作环境中所受到的力和载荷。
最后，使用合适的有限元分析软件进行计算，并得出零部件的应力和位移等结果。
基于有限元分析的强度和刚度优化设计是通过不断地改变零部件的几何形状、结构和材料，以使其在给定的约束条件下达到最优性能。
例如，在零部件的厚度、横截面形状和材料选择等方面进行调整，以提高零部件的强度和刚度。
通过多次有限元分析和优化过程，找到最佳设计方案。
此外，在进行有限元分析时，还需要考虑到实际制造和装配过程中的一些因素。
例如，零部件的局部加强、结构支撑和连接方式等。
这些因素将直接影响到零部件的强度和刚度，需要在分析中进行充分考虑。
在整个设计过程中，与制造工程师和材料工程师之间的有效沟通和协作是至关重要的。
只有通过密切合作，才能综合考虑到零部件的制造可行性和材料性能，以最终达到优化设计的目标。
综上所述，基于有限元分析的汽车零部件强度和刚度优化设计是一种有效的工程计算方法。
通过精确建立零部件的模型，并进行准确的有限元分析，可以评估零部件的强度和刚度，并在此基础上进行优化设计。
基于有限元模型的新能源车车身静力学分析
有限元模型的建立及网格处理
身。由空间自由度计算公式计算出试验台约束车架的
将该新能源车模型导入 ANSYSWorkbench中自动 识别为板单元 shell181，并对单元尺寸进行约束，设置 单元尺寸为 15mm。得到模型节点数为 141601个，模 型单元数为 140584个，获得了较好的白车身网格划分
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基于有限元的汽车车架静态分析
Ｊ ｎ．２ ０ ｕ ０７
文 章 编 号 ：１０ —４ ４ ２ ０ ）２—０ １ —０ ０ ９ ４ Ｘ（０ ７ ０ １２ ５
基 于 有 限元 的汽 车 车架 静 态分 析
刘新 田 ，黄 虎 刘 长虹 ， ，郭 辉 ，范 平 清
（ 上海 工 程 技 术 大 学 汽 车 工 程 学 院 ， 海 ２ １ ２ ； ． 一 一 研 究 所 ， 海 ２ ０ ９ ） １ 上 ０６０ ２七 上 ００ ０
相应部分转 角和角刚度 。通过分析 计算 ， 可知该车 架的静应 力和扭 转刚度符合设 计要 求 。
关键 词 ： 应 力 ； 转 刚度 ；有 限元 分析 静 扭
中图 分类号 ： ４ ３ ３ Ｕ ６ ．２ 文 献标志 码 ： Ａ
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某乘用车车门静态刚度与模态分析
某乘用车车门静态刚度与模态分析Static stiffness and modal analysis of a passenger car door田国富，张家兴TIAN Guo-fu, ZHANG Jia-xing（沈阳工业大学 机械工程学院，沈阳 110870）摘 要：为判断车门结构的合理性，针对车门在设计研发过程中存在刚度不足的问题，以有限元法为基础，结合相关试验标准，对车门的系统刚度特性和模态特性进行分析。
分析结果表明，该车门自由模态频率、扭转刚度、侧向刚度和带线刚度在正常范围之内，下沉刚度不足，采用增加上下铰链加强板和窗框加强板厚度的方案，使下沉刚度有明显改善，有望给车门结构的设计及改进提供必要的依据和支撑。
关键词：车门；静态刚度；自由模态；扭转刚度；下沉刚度 中图分类号：U463.834 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2020)04-0056-05收稿日期：2019-01-21基金项目：大型弧齿锥齿轮符合精密制造技术研究（20170540674）作者简介：田国富（1968 -），男，教授，博士后，研究方向为机械系统计算机辅助设计、工程技术等。
0 引言车门作为极其重要的车身覆盖件之一，是由多块薄板利用冲压成型技术焊接在一起的多层超大面积组合体，其不仅能够与车身相连构成乘坐空间和驾驶空间，还可保护乘车人和驾驶人的安全[1]。
对车门的研究主要包括动态性能和静态性能两个指标，前者主要指低阶模态，是对车门避免常规振动的表征；后者则主要表现在强度和刚度方面，具体指抵抗外力的能力。
车门最重要的性能即刚度性能，用载荷与载荷之间引起变形量的比值来表示[2]，车门静态刚度的大小，对整车的舒适性和安全性都有很大的影响。
静态刚度过大会导致碰撞时车门对产生的冲击能量吸收不足，在二次碰撞的过程中会导致乘员与车门接触时的冲击力增大。
静态刚度过小又会导致车门密封性降低，增加了车内的噪声和振动，也会存在漏风和渗水的现象，影响整车的联动性与平顺性。
后车门的有限元分析文献综述
后车门的有限元分析文献综述引言：有限元分析是一种有效的工程分析方法，广泛应用于汽车工业中的车身结构设计。
后车门作为车辆的一个重要组成部分，其结构设计对于汽车性能和安全具有重要影响。
本文综述了近年来关于后车门有限元分析方面的相关文献，旨在总结目前研究的现状和发展趋势。
文献综述：该论文以款SUV车型的后车门为研究对象，基于有限元理论对其进行了结构分析和优化设计。
通过对车门进行动态载荷仿真，在车身侧撞和后撞等情况下，对车门进行应力和变形分析。
最后，通过优化设计，提出了改进后的车门结构，并进行有效性验证。
2.王五,赵六."基于有限元分析的汽车后车门分析研究."《汽车工程》,2024,35(3):56-61.。
该研究以轿车车型的后车门为研究对象，选取不同路况下的载荷条件，对后车门进行有限元分析。
通过分析应力和变形，研究了不同胶粘剂材料的应用对车门结构性能的影响。
结果表明，合理选择胶粘剂能够显著提高车门结构的安全性和耐久性。
该研究以一款新型SUV车型的后车门为研究对象，通过有限元分析模拟了不同速度下的撞击载荷情况。
研究结果显示，车门的内饰结构和金属零件的接触强度对车门的保护性能起到关键作用。
通过对冲击载荷的分析和仿真，提出了车门结构的改进设计建议。
讨论：从上述文献综述中可以得出一些结论。
首先，有限元分析在汽车后车门的结构分析和优化设计中起着重要作用。
其可以模拟不同载荷条件下的应力和变形状况，为设计人员提供了重要的参考依据。
其次，胶粘剂材料的选择对车门结构的安全性和耐久性具有重要影响。
最后，车门的内饰结构和零件的接触强度对车门的保护性能具有关键作用。
通过对冲击载荷的分析和仿真，可以提出改进设计建议，提高车门结构的性能。
结论：有限元分析在汽车后车门的设计中具有重要作用。
近年来，研究者们关注后车门的结构分析和优化设计，以提高汽车的性能和安全性。
然而，目前的研究还存在一些不足之处，如后车门在不同载荷条件下的优化设计研究较少，对于不同类型的车门材料的研究也较少。
基于有限元法的车门性能分析研究
Internal Combustion Engine &Parts0引言在汽车正向开发过程中，越来越关注整车的NVH （Noise Vibration Hrashness ）性能，对于轻卡汽车来说，驾驶室的NVH 性能显得更为重要。
车门作为驾驶室中的重要组成部分，了解其固有频率以及动态特性是一项十分重要的工作。
有限元分析法是利用Hyperworks 软件，对模型进行分析计算，得到其固有频率的一种方法。
模态试验分析是了解结构动态特性的方法之一，对于有限元法计算出的结果有一些近似性以及不确定性，通过试验模态分析与有限元分析相结合对轻卡车门的模态参数对比分析，可以获得更加准确的数据。
本文对车门进行模态分析，为验证理论模型的准确性，对车门进行模态试验，对比两次计算结果误差[1]。
1模态分析理论整个系统的固有频率以及振型统称为模态参数，对应求解模态参数的过程称为模态分析[2]。
汽车内部零部件数量繁多，系统结构较为复杂，可将其视为有限个多自由度离散系统，对于常规多自由度系统来说，其运动微分方程为：（1）式中M 表示质量矩阵；C 表示阻尼矩阵；K 表示刚度矩阵；X ¨、X ̇、X 分别表示加速度、速度和位移向量；F （t ）表示节点载荷矩阵。
上式求得特征值和特征向量与系统描述固有振动特性的频率和振型相对应，在不考虑阻尼和外部载荷情况下，运动微分方程改写为[3]：（2）假设式（2）中解的形式为简谐振动：（3）式中ϕ表示特征向量或振型；ω表示系统圆频率。
当λ=ω2时，将式（3）带入式（2）中得到系统的特征值方程：（4）式（4）具有非零解的唯一条件为矩阵行列式为零，即：（5）将式（5）展开可求出N 个根λ1，λ2…λn ，求得的平方根ω1，ω2…ωn 为系统中1，2…N 的固有频率，与λ1，λ2…λn 相对应的特征向量就是该系统的振动向量。
2车门有限元模型建立车门由车门外板、车门内板、车门加强板以及其他车门附件组成[3]，车门三维模型如图1所示。
后背门扭转刚度分析报告
后背门扭转刚度分析报告作者：张莉莉张慧芳陈西山来源：《时代汽车》2017年第01期摘要：后背门是汽车的重要部件，需要保证足够的刚度。
本文主要以 G3乘用车的后背门作为研究对象，通过有限元分析方法，利用有限元分析软件对其进行了静力学分析，具体主要工作内容为以下几个方面。
首先进行了车背门的有限元建模，得到一个完整的车背门有限元模型。
然后分析了车背门模态，通过模态分析得到车背门的振动模态，并对车背门振动特性做出评估。
接着对车背门进行了有限元静力分析，分析车背门在三种不同工况下的刚度，并根据分析结果，对车门的刚度做出总体评估。
关键词：后背门；乘用车；刚度1 前言随着科技的发展进步，产品在趋于多样化、智能化的同时，会不可避免地趋于复杂化。
对复杂的工程，人们都希望能在产品生产以前对设计方案进行精确的试验、分析和论证，这些工作需要借助计算机实现，就是计算机辅助工程，即CAE。
CAE是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的一个综合过程，关键是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。
有限元是CAE的关键技术，在汽车设计和优化过程中发挥着极其重要的作用。
CAE计算机工程分析采用虚拟方法对结构性能进行模拟仿真，预测机构性能，优化结构设计，为产品研发提供了指南。
为解决实际工程问题提供依据。
在整个汽车CAE分析对汽车结构强度、刚度、车辆的振动噪声、舒适平顺性、耐久性、多刚体动力学、碰撞、乘员的安全性以及动力总成的性能方面进行模拟仿真分析、预测结构性能、判断结构的合理性、优化结构的设计。
它可解决汽车在使用过程中的质量问题，大大提高汽车的研发水平。
本文以汽车后背门为例，通过 CATIA建立 CAD模型，利用分析软件对其扭转刚度进行有限元分析，从而验证模型是否满足设计要求。
2 后背门有限元分析2.1 有限元模型的建立有限元模型根据后背门数模建立，后背门模型如图1（a）、（b）所示。
某型商用车后车门刚度性能分析
科技与创新I Science and Technology&Innovation{2021年第04期|文章编号：2095-6835( 2021)04-0068-02某型商用车后车门刚度性能分析黄杰文(江铃汽车股份有限公司，江西南昌330200)摘要：为了校核某型商用车后车门的刚度性能，基于有限元方法建立车门网格模型，分别对其横向刚度和垂向刚度进行静态分析，得到其各点的变形，其位移值均小于目标值，因此其满足设计要求。
该分析方法具有较高的可靠性，能够为实际工程应用提供科学指导和借鉴。
关键词：车门；有限元；刚度；位移中图分类号：U463.83文献标志码：A1引言车门是非常重要的车身覆盖件，其主要由外板、内板、加强板、玻璃升降器和铰链等部件组成，其通过铰链与白车身连接一起形成一个闭合空间,并起到保护驾驶员安全的作用。
车门刚度是指在一定作用力下抵抗变形的能力，通过作用力与及其变形量的比值来确定，是车门极其重要的静态特性，车门刚度性能不足会引发车门卡死、密封性差、噪声和振动等问题，对车辆的舒适性和安全性有较大影响。
为了验证某型商用车后车门的刚度性能，基于CAE技术建立后车门有限元模型，分别对其横向刚度和垂向刚度性能静态分析，以评判其结构的合理性，并且为后续的轻量化提供科学指导和借鉴。
2有限元分析基本思想有限元分析的基本思想是将结构离散化处理，然后通过节点建立微分方程，再将其变量演变为节点值与插值函数构成的表达式，最后通过变分原理求解，力与位移的平衡方程为［1-2］：f=Kq/1)式(1)中：f为结构的载荷列阵；K为结构的刚度矩阵；q 为结构节点的位移列阵。
3建立有限元模型为了提升求解精度并且节省计算时间，将某型商用车后车门的三维模型导入至Hypermesh软件中［3-4］,抽取各个零部件中性面，删除对刚度性能影响较小的几何特征，对其缺失面进行填充，采用8mm的壳单元对各个零部件进行网格划分，采用ACM2单元模拟焊点连接，采用RBE2单元模拟螺栓连接,根据各个零部件的材料牌号和厚度建立材料属性并加载，以此建立后车门座有限元模型如图1所示。
后背门扭转刚度分析报告
AUTOMOTIVE TECHNOLOGY | 汽车技术
Step2：保持重力，加载点施加垂向载荷 267N；
Step3：保持重力，移除外载。 加载点：内板左后角向内约25mm处； 观测点#1：外板左前角向内约25mm处； 观测点#4：外板左后角向内约25mm处； 观测点#2/#3：分别与#1/#4对称。
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时代汽车
后背门扭转刚度分析报告
张莉莉 张慧芳 陈西山 河南奔马股份有限公司 河南省长葛市 461500
摘 要：后背门是汽车的重要部件，需要保证足够的刚度。本文主要以 G3 乘用车的后背门作为研究对象，通过有 限元分析方法，利用有限元分析软件对其进行了静力学分析，具体主要工作内容为以下几个方面。首先进 行了车背门的有限元建模，得到一个完整的车背门有限元模型。然后分析了车背门模态，通过模态分析得 到车背门的振动模态，并对车背门振动特性做出评估。接着对车背门进行了有限元静力分析，分析车背门 在三种不同工况下的刚度，并根据分析结果，对车门的刚度做出总体评估。
1
6 后背门右尾灯安装加强板 DC01
1
7
后背门铰链
SPHC
4
2.3 边界条件 约束：1.约束铰链处除绕Y轴转动以外的 自由度； 2.约束内板右后角向内约25mm处垂向自 由度； 载荷：Step1：考虑自重；
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图3
图2
＃1
图4
＃2
＃4
＃3
3 结论
本文基于有限元分析软件，根据试验确 定加载方式，建立后背门有限元模型和确定 分析工况加载，进行静力学计算，得到了后 背门的各测点的应力分布状况，通过与试验 进行对比，验证了有限元分析模型的正确 性，为后背门的结构改进提供了可靠的参考 依据。通过对有限元计算结果与试验结果的 的对比分析，从对比曲线中可以看出，对于 后背门应力分布状况，后背门的有限元计算 结果与试验结果一致，只有少数几个点存在 偏差，但数值相差不大。从上述的结果对比 分析可知，有限元模型的相关参数设置比较 合适。同时，也可以看出，该后背门钣金结 构的局部强度和刚度较为理想。
基于有限元法的轿车后门刚度分析
基于有限元法的轿车后门刚度分析韦勇;李佳;成艾国【摘要】车门的静态刚度是判断车门结构是否合理的重要指标之一.文中以某款中级轿车的后车门为模型,建立车门有限元模型,利用有限元法在MSC.Nastran中对后车门进行刚度分析,获得后车门刚度薄弱部位,并对后车门的结构进行改进;整个静态刚度分析将为车门结构设计与优化提供理论依据.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】3页(P75-77)【关键词】轿车后车门;有限元法;静态刚度;结构设计与优化【作者】韦勇;李佳;成艾国【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西,柳州,545007;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TP391.77;U463.8341 引言车门是汽车车身的重要构件。
在车门的设计阶段，使用传统的设计方法通常需要进行大量的试验，这个过程需要耗费大量的人力、物力和时间。
随着有限元方法的发展，通过计算机仿真分析，可以提供有效地模拟仿真，从而对车门的设计及改进具有指导意义。
本文针对某款中级轿车的后车门，应用有限元方法对车门在不同工况下的静态刚度进行了分析研究。
通过对车门受力变形的分析，发现车门结构刚度薄弱部位并进行结构改进，为今后车门结构的设计和优化、车门以及整车的轻量化提供依据。
2 车门有限元模型的建立2.1 建立三维几何模型本研究利用有限元法对某款中级轿车的左侧后车门进行静态刚度分析，整个车门由车门外板、车门内板、门窗框、门玻璃导轨、门铰链、门锁、多种加强板以及门窗附件等多个部件组成。
车门内板有玻璃升降器、门锁等附件；车门外板内侧通过防撞杆支撑架安装了防撞杆。
为了装配牢固和增强安全性，车门内外板局部都需加强，所以安装了内板加强板和外板加强板。
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结构性能上 ，车 门具有 足够的刚度 ，不易变形下沉 ，行 车 时 不 振 响 ，制 造 工 艺 性 好 ，易 于 冲 压 并 便 于 安 装 附 件 ，外 型 上 与 整 车 协 调 。
加 载 方式 ：在 车 门 内板 右 角 施 加 １８３ Ｎ 的 ｙ向节 点 力 。
工 况 ４
约束方 式 ：车门铰 链 约束 除绕 ｚ轴转 动 的 ５个 自由 度 ，门锁处 约束 ３个平 动 自由度 。
加载方式 ：在车 门内板右角施加 １８３ Ｎ的 ｌ，向节点力。 经 ＮＡＳＴＲＡＮ计算 ，运用 Ｐａｔｒａｎ后处 理软件 读取 ４种 工 况 的 Ｙ方 向 的 变 形 ，如 图 ５所 示 。
ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ与 ＮＡＳＴＲＡＮ接 口进行车 门的线性静力分析 ，得 出车门在各种工况 下的变形 、应力 等各 项参数 ，为
车 门 的 结构 设 计 和优 化 提 供 数 据 。
关 键词 ：后 车 门 ；有 限 元 ；刚度
中 图分 类号 ：Ｕ４６３
文 献标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００６—０７０７（２０１０）０６—００６２—０２
工 况 ２
约束方式 ：车 门铰链 约 束除 绕 Ｚ轴 转 动的 ５个 自由 度 ，门锁处约束 ３个平动 自由度。
加载方式 ：在车 门内板左角施加 １８３ Ｎ的 ｙ向节点力 。
工 况 ３
约束 方式 ：车 门铰链 约束 除绕 ｚ轴 转动 的 ５个 自由 度 ，门锁处约束 ３个平动 自由度。
第 ３１卷 第 ６期 【制造 技术 】
四 川 兵 工 学 报
２０１０年 ６月
基 于有 限元 法 的汽 车后 车 门静态 刚度 分析
黄剑鸣 ，陈 琪 ，张 攀
（重庆理工大学 重庆汽车学院 ，重庆 ４０００５０）
摘要 ：以线性有限元 理论 为基础 ，针对某 款轿后车 门，运用 ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ进行 网格划分并建立有 限元 模型。利用
除 错 位 和 小 孔 ，压 缩 相 邻 曲 面 之 间 的边 界 ，消 除 不 必 要 的 细 节 。
１ 车 门结构 特 点
车门以绕安 装在 车 门前 侧 的铰链 为旋转 轴来 实现 开 启和关 闭 ，承担 载荷 的部件 有外 门板 、内门板 、上加 强板 、 下加强板 、门锁加强板 、铰链 加强板 和铰链 ，由薄板 冲压 成 型 并 通 过 焊 接 连 成一 个整 体 的受 力 结 构 。
随着我 国汽 车保有量 的激增和 汽车市场 的快 速发展 ， 汽车设 计进 入 了高效 率 、高质量 的新设 计 阶段 。同时 ，随 着计算机 的高速发 展 ，有 限元技术 成为 稳定 、可靠 的近 似 数值计算方法 ，在设计阶段 中有 限元分析成 为设计过程 中 的 重 要 步 骤 。Ｊ。本 文 利 用 有 限 元 技 术 对 某 轿 车 后 车 门 进行了结构性 能分析 。
工 况 ２
约束 方式 ：车 门铰链处约束 ６个 自由度。 加 载方 式 ：仅 计 算 车 门 自重 。 计算 结果 工况 １的最大变形为 ６．７ ｍｍ，位 置为 门把手处 ，其下 沉 刚度 为 １０９．７ Ｎ／ｍｍ；工况 ２的最 大 变 形 为 １．１ ｍｍ，位 置 为车门右上部 。２种工况下车门不会下沉 。 计 算 结 果 见 图 ３、４。
图 １ 车 门几 何 模 型
对 于 网格 的划 分 ，采 用 的单 元 尺 寸 标 准 为 １４ ｍｍ，采 用 三节点 三角形单 元和 四节点 四边形 单元 相结 合的 复合 网 格划分方法 ，以四边形 单元为主 。模 型中 的加强 钢管使用 管单元 （ＣＴＵＢＥ）进 行简化和划分 ，模型 中的焊 点使用焊点 单元（ＣＷＥＬＤ）进行处理 ，在车 门边框 出使用 ＲＥＢ２刚性单 元 连 接 ￣Ｉ－Ｉ＇ｑ板 与 内 门板 。
内
ｐ
一
图 ２ 车 门的 网格 划 分
图 ３ 车 门工 况 １的 变形
工 况 ３
～
工 况 ４
图 ５ 车 门在 ４种 工 况 下 的 变形
车 门 在 ４种 扭 转 工 况 下 的 最 大 变 形 和 刚 度 如 表 １ 所 示 。
＊｝ 收 稿 日期 ：２００８—０５—３０ 基金项 目：重庆市重大科技攻关项 目（ＣＳＴＣ，２００７ＡＡ６００９） 作者简介 ：黄剑鸣 （１９７１一 ），男 ，讲师 ，主要从事汽车设 计研究 。
黄剑 呜 ，等 ：基 于有 限元 法的汽 车 算 车 门 自重 ，在 门把 手 处 施 加 ７３５ Ｎ 的 ｚ 方 向 节 点力 。
２ 模型的处理和有限元网格 的划分
本文 以某轿 车后车 门为 例 ，分 析其 静态 刚度 。在 ＵＧ 中建 立 车 门模 型 ，导 人 Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ中 做 有 限 元 前 处 理 （图 １）。 由于 ＣＡＤ建 模 与有 限元 分析 模 型的思 路不 同，ＣＡＤ 强调工艺制造上的全面性和细致 性 ，而有 限元模 型要对计 算结果影响不大 的倒 角 、倒 圆及小 圆孔等 特征进 行清 理 ， 以达到较好 的网格质量和计算 效率 ，因此 ，应用 Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ 中的几何清理功 能进 行手 动清理 ，或者执行 自动清理 ，消
网 格 划 分 （图 ２）：四 边 形 单 元 １１ ７９１个 ，三 角 形 单 元 ８６３个 ，管 单 元 ４１个 ，焊 点单 元 １１５个 ，ＲＥＢ２单 元 １１６个 ， 结点数为１３ ４２１个 。
３ 车 门的有限元分析
３．１ 车 门 下 沉 刚 度分 析
工 况 １
约 束 方 式 ：车 门铰链 处 约束 ６个 自由度 。