《轿车车门设计及侧碰分析》综述讲解

《轿车车门设计及侧碰分析》综述

1.1 车门研究的内容和意义

随着社会的发展和汽车工业的繁荣，汽车作为一种交通工具，在人们生活中起着举足轻重的作用。汽车车身是整车的重要组成部分，而车门作为车身的一个重要组成部分，又发挥着它所特定的功能。

车门的结构型式很多，有旋转门，拉门，折叠门和外摆式车门。后两者主要用于大客车上。各类车的驾驶员专用门，货车及轿车车门，大多采用旋转门，开门时旋转方向可以是往前(顺开门)或往后(逆开门)，顺开门在行车中比较安全。

对车门的要求有：

（1）具有必要的开度，并能使车门停在最大开度，以保证上、下车方便。安全可靠，车门能锁住，行车或撞车时车门不会自动打开。

（2）开关方便，玻璃升降方便。

（3）具有良好的密封。

（4）具有足够的刚度。不易变形下沉，行车时不振响。

（5）制造工艺性好，易于冲压并便于安装附件。

（6）外型上与整车协调。

由此可见，车门结构设计对车身乃至整车都有重大的影响，随着经济全球化进程的加快，汽车工业的竞争日益加剧，汽车巨头们都在加紧新车型的设计与开发，由于发动机、底盘设计制造技术基本成熟，新车型便主要体现在电子设备和车身造型的更新上。同时，为减少新车型的开发成本、缩短新车型的开发周期、提高新产品的市场竞争力，全球各大汽车公司普遍实施了“平台战略”（Platform Strategy)，车身的开发便是该战略的主要组成部分。目前，在一种新车型的开发项目中，40％的设计师和工程师是在从事与车身相关的开发。车身与汽车电子一起己经成为目前汽车整车产品中最活跃的因素。我国的汽车工业同发达国家相比仍然落后很多，归根结底就是因为车身技术的相对落后。因此，要大力发展我国的汽车工业关键就在于车身技术的发展。

在新车型的开发设计过程中，如何判断车门结构的合理性及车门结构静、动态性能的优劣，并对车门结构设计进行优化，是一项十分重要的工作。由于车门

的结构十分复杂，用经典力学方法很难得到精确的优化解，为了能够计算出车门的刚度和强度，往往对车门结构进行较多的假设和简化，计算模型只能构造得非常简单，与实际的结构形状相差很大。

在国际汽车行业中，为了降低劳动强度，缩短开发周期提高数据传输精度减小设计误差，节约能源符合绿色环保要求和污染控制标准保持产品竞争力，满足用户对汽车舒适性和外形多样化方面的不断追求。汽车制造厂商在产品与工装的设计制造上竞相采用计算机辅助技术并逐步发展成为CAD/CAM/CAE一体化它除了用于设计绘图，还大量用于汽车结构分析模拟。车身外表面空气动力学试验噪声振动和碰撞试验等。基于知识的车门附件布置设计系统是以基于知识的工程并行工程及面向对象等思想和技术为指导结合车门设计领域的知识规则以及领域专家的实践经验以，CATIA为开发平台借助， CATIA的二次开发工具， GII进行开发旨在简化车门布置设计的重复性试探性和不确定性从而帮助设计人员得到最佳的车门布置方案。

综上所述，本课题具有一定的可行性和实用价值其应用必将大大提高车门及其附件布置的设计效率和设计质量促进车身设计水平的提高。但是，CATIA软件在国内汽车行业的应用研究和二次开发的时间还不长并且知识工程的理论和实践在我国发展还不够成熟加之时间和其他客观条件的限制所以本系统仅是一个探索尝试其中的某些部分还有一定的欠缺还需进一步的充实完善和维护

1.2.1 CAE技术简介

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。对于复杂的工程，人们都希望能在产品生产以前对设计方案进行精确试验、分析和论证，这些工作需要借助计算机来实现，即CAE(Computer Aided Engineering)。CAE是一个包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的综合过程，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。

CAE技术主要包括以下三个方面的内容：

(1)有限元法的主要对象是零件，包括结构刚度、强度分析、非线性和热场计算等内容；

(2)仿真技术的主要对象是分系统或系统，包括虚拟样机、流场计算和电磁

场计算等内容；

(3)优化设计的主要对象是结构设计参数。

在CAE技术中，有限元法(Finite Element Method)是运用最成功，最广泛的一种数值方法。它的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体。它将求解域看成是许多称为有限元的小的互相连接的子域(单元)组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求解这个域的总的满足条件的解，从而得到问题的解。目前用于有限元分析的软件很多，如ADINA、PATRAN、NASTRAN、LDEAS、ANSYS等。

从运用有限元法对已设计产品的性能进行简单校核，逐步发展到对产品性能的准确预测，再到对产品工作过程的精确模拟仿真，有限元法和仿真技术发挥了重要作用，赢得了人们的普遍信赖。然而，提高产品竞争力不但需要提高产品的性能.质量，也要降低产品的成本，缩短开发周期。最优化技术引入CAE方法，使人们从繁重的繁重工作中解脱出来，CAE技术也达到了一个新高度。

1.2.2 CAE技术在汽车产品开发中的作用

实践证明，应用有限元法对整车结构进行分析，可在产品设计初期对其刚度和强度有充分认识，使产品在设计阶段就可保证使用要求.缩短设计试验周期，节省大量的试验和生产费用，是提高产品可靠性、既经济又实用的方法之一。它在汽车设计及产品开发中的直用使得汽车在轻量化、舒适性和操纵稳定性方面得到改进和提高。

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