基于ABAQUS的轻型商用车前车门有限元分析

（ｉ＝ｌ，２ ３ … 一，ｎ），分别 称 为特 征值 和特 征 向量 。广 义 特征值 问题 有 ｎ个 实特 征值 ，他们有 下列关 系 ：
０ 砰 ≤ ·· １
（５）
其 中 ｃｏ。，ｃｏ：，… … ∞ 分别称 为 结构 的第 一 ，第
二 ，…第 ｎ阶 固有频 率 ，与其 对应 的特 征 向量 ｛ １，
组合 上面 两式得 到 ：
＋
＝ 件
３）
计单元质量阵： ＝ｆ ，『 ｖ按照有限元通常的
集合过程 ，最后得 到动力平衡 方程 ：
（４）
求 动 平 衡方 程 组 的 问题称 为 广 义特 征 值 问题 ；
满足 方程 组 的解 Ｃａ） ＝∞ ｉ及 其对 应 的矢量 ｛８）＝ｆ ｉ｝
一 ｐ｛ｊＩ＝
１２ 技 术纵横
轻 型汽 车技 术 ２０１０（１１／１２）总 ２５５／２５６
式 中 Ｐ— — 单元 质量 密度 设 单元 中 的体 积 力 （以体 单 元 为 例 ）是 ｆＰ】，计
及惯性 力后 有 ：
ｒ 、 ｅ
）＝｛Ｐ卜ＪＤ 】｛占｝
（２）
又由虚功原理有：ｆ州 ｖ＋ｆ 白 ＋料 ＝
费 品进入千 家万 户 。车 门作 为车身 的重 要部 件 ，承担 用 Ｂｅａｍ 单元 模拟 。使 模 型更加 地符 合 实 际条件 。整
着整 车密封 ，并 且安装 承 载 了大量 的功 能键 ，例 如玻 个车 门的有 限元模 型 如 图 １所 示 。
璃 、玻 璃 胶 条 、车 门锁 、车 门升 降 器 及 电机 、玻 璃 导
｛ ），…｛ ）称为 第一 ，第二 ，… ，第 ｎ阶固有 振型 。
３ 关键 作 用 点介 绍
３．１ 约束 点 铰链 的安装孔 ，在分析 时 约束此 处六 个方 向 自
载 在车 门上 各个 作 用力 的位 置 ，依 据分 析 工况 的要 求 ，分 别 加 载 在 车 门 的上 角 内板 上 ，车 门前 角 点 和 车 门门锁位 置 （见 图 ２）。根据 车 门在 不 同位置处 的 载荷 和 约束 条件 组 成不 同的工 况 ，通过 计算 考 察 车 门在各 种工 况下 车 门的变形 和应力 情况 。
４ 分 析 工况
根 据 车 门 的 使 用 状 态 和 整 车 ＮＶＨ 性 能 的要 求 ，车 门 ＣＡＥ分 析时需 要考 虑其 动刚度 和静 刚度 的 要求 。主要 的分 析工 况有 ：车 门模 态 分析 、车 Ｉ＇－ＪＮ度 分析 （侧 向刚度 分 析 、挤 压 刚度 分 析 和 垂直 刚度分 析 ）。
图 １ 车 门 有 限 元模 型
２ 分 析 理 论
元模 型 ，给定 一 定 的边 界条 件 和 载 荷 条 件 ，采 用
对 于动态 结 构 ，外 力 和 位移 都 是 时 间 的 函数 ，
ＡＢＡＱＵＳ求 解 器 对 分 析 模 型 进 行 求 解 ，并 采 用 如 果 不 考 虑 阻 尼 （承 载式 车 身结 构 ），则 根 据 达 朗
轻 型汽 车技 术 ２０１０（１１／１２）总 ２５５／２５６
技 术纵横 １１
基于 ＡＢＡＱＵＳ的轻型商用车前车门有限元分析
程 志 刚 沈 磊 柯 龙 燕 何 润 华 郁 强
（上汽 商用 车技 术 中心 ）
摘 要． 汽车 的开 启件是 汽 车的 重要部 件 ，其性 能 的好坏 直接 影 响汽 车的整 体 性 能。本 文 主 要 针 对 汽 车 车 门进 行 有 限元 分 析 ，采 用 ＡＢＡＱＵＳ求 解 器进 行 计 算 ，考 察 车 门的 约 束 模 态和 刚度性 能 ，从 而评 价 车 门性 能 的好 坏 。 关键词 ：车门 有限元 约束模态 刚度 ＡＢＡＱＵＳ
当的约束 条件 下 的振型 以及 相应 频率 值 ；车 门 刚度
分析 模拟 真实试 验条 件 下 的工况 对 门本 体 模 型施加
约束 条件 和载 荷条件 ，从 而 考察 各种 工况 下 门 的最 大变 形量是 否超 过经 验值 或实 验值 。本 文 采用 有 限 元分 析 的方 法 ，在 车 门的几何 模 型基础 上 建立 有 限
ＡＢＡＱＵＳ／ＣＡＥ进 行后处 理 。
培尔 （Ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ）原 理 ，只要在 外 力 中计及 惯 性力 ，便
１ 车 门分析模 型介绍
可像 推导 静力 学方 程一 样 建立 动力 学方 程 。 由形 函数 ［Ｎ］的含义 ，对 单元 ｅ有｛ｆ】＝［Ｎ］｛８｝
前 车 门有 限元 模 型主要 是 车 门的钣 金件 ，不 包 其 中ｆｆ】单元 内各点 的位移 ；ｆ ８ ｝单元 节点 的位 移 。
引 言
的 连 接 方 式 主 要 采 用 ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ／ｓｐｏｔ／ａｃｒ ｅ （ｓｈｅｌｌ ｇａｐ）方 式 来模 拟 焊 点 ，结 构 胶 和焊 接胶 采 用 实体
随着 经济 的不 断发展 ，汽车 已经作 为 普通 的消 Ｃ３Ｄ８来模 拟 ，螺栓 采用 ＫＩＮＣＯＵＰ单元 模 拟 ，铰 链采
轨 、门内饰板 等 等各种 功 能零件 。其 结构 性 能 的好 坏
直 接影 响汽 车 的总体性 能 和舒适 性 。
本 文主要 针对 汽车 车 门进行 有 限元分 析 ，分 析
内容 主要包括 约束 模态 分析 和车 门刚度分 析 。约束
模 态分析 是考 察 门本体 在铰链 和 门闩处 同时施 加适
括 门体 内 的附件 。模 型 主要 采用 壳 单元边 对 时 间取 两 次 倒 数 得 单 元 内部 的 分
中铰链采用实体单元建模。整个模型共有 ４０３４２个 布惯 性力 可 以表示 为 ：
单元 ，其 中四边形 ｓ４单元 ３７２０６个 ，三角形 ｓ３单元 １１５０个 ，实体 Ｃ３Ｄ８单 元 １９８６个 。车 门钣金 件之 间
４．１ 车 门模 态分 析 车 门模 态分 析 主要 考察 车 门的抗共 振 性 能 ，汽 车在 行驶 的过程 中 ，车身 以及 空气 会 给车 门一个 相 应频 率 的激 励 ，当此 激 励 的频 率 和车 门 的共振 频 率 接近 时 ，车门将产 生共 振 。为 了避免 共振 的产生 ，车 门的设 计 都 要 避 开 车 身 以 及 路 面 的 常用 激 励 频 率 范 围。在 ＡＢＡＱＵＳ中采用 Ｌａｎｃｚｏｓ方式 提 取车 门前 十 阶模 态频 率 和振 型 。 ４，２ 车 门刚度分 析 车 门 刚度分 析 主要 分 为车 门侧 向刚度 分 析 、挤 压 刚度分 析和垂 直 刚度分 析 。侧 向刚度 主要是 考察 车 门关 闭 时 白车 身 通 过 门框 作 用 在 车 门 门框 上 的 变 形 ，分 析 时 将 车 门 铰链 和 门锁 处 进 行 约 束 ，在 车 门框 边 角处 施 加一 作 用力 ；挤 压 刚度 分析 主要是 考 察 内外 板对 玻璃 升 降 的影 响 ；垂 直 刚度 主要 是考 察 车 门在外 力作用 下 的下垂 情况 。刚度分 析力 的施加 均采 用 过程 力 的方 式施 加 ，采 用 隐式 非线 性 的求 解 方式 进行 计算 ，力 加 载历程 如 图 ３所示 。