汽車(chē)門(mén)框設(shè)計(jì)中的剛度與OverBend計(jì)算方法.pdf

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1、Altair2009HyperWorks技術(shù)大會(huì)論文集汽車(chē)門(mén)框設(shè)計(jì)中的剛度與OverBend計(jì)算方法邱智學(xué)敏實(shí)集團(tuán)技術(shù)中心-1-Altair2009HyperWorks技術(shù)大會(huì)論文集汽車(chē)門(mén)框設(shè)計(jì)中的剛度與OverBend計(jì)算方法CalculationmethodofStiffnessandOverBendinAutomobileDoorSashDesign*邱智學(xué)(敏實(shí)集團(tuán)技術(shù)中心)摘要:本文介紹了門(mén)框設(shè)計(jì)時(shí)須考慮兩個(gè)關(guān)鍵要素:門(mén)框剛度與車(chē)門(mén)OverBend,并闡述了門(mén)框剛度與車(chē)門(mén)OverBend計(jì)算的要點(diǎn)與方法。在材料一定時(shí),決定門(mén)框剛度有兩個(gè)基本因

2、素:斷面及門(mén)框結(jié)構(gòu)。本文從斷面與整體結(jié)構(gòu)兩方面闡述了門(mén)框剛度的計(jì)算方法,并利用HyperMesh軟件對(duì)汽車(chē)門(mén)框的整體剛度與車(chē)門(mén)OverBend進(jìn)行了有限元分析,在設(shè)計(jì)階段就考慮到門(mén)框后續(xù)的承載能力與變形量,使之滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求,少走彎路。關(guān)鍵詞:汽車(chē)門(mén)框剛度,OverBend,有限元分析,HyperMeshAbstract:Thispaperintroducestwokeyfactorsincardoorsashdesign,doorsashstiffnessanddoorOverBend,anddescribedtheircalculationpoin

3、tsandmethodsindetails.Givenmaterial,twobasicvariables,sectionanddoorsashstructuredeterminedoorsashstiffness.Thereforethispaperdescribeddoorsashstiffnesscalculationmethodfromsectionandstructurerespectively,andanalyzeddoorsashstiffnessanddoorOverBendbyFEAsoftwareHyperMesh.Thusdoor

4、sashcarryingcapacityanddeformationareconsideredinthephaseofdesign,whichmakedoorsashdesignreasonable,satisfydesignrequest,andavoiddetour.Keywords:Automotivedoorsash,stiffness,OverBend,FiniteElementAnalysis,HyperMesh1引言[1]門(mén)框是指位于汽車(chē)車(chē)門(mén)上半部分,車(chē)門(mén)玻璃周邊的窗框金屬件。大體上門(mén)框分為三類(lèi):[2]①?zèng)_壓成型門(mén)框結(jié)構(gòu);②滾壓成型門(mén)框結(jié)

5、構(gòu);③外門(mén)板延伸門(mén)框結(jié)構(gòu)。前兩者是分體式門(mén)框(門(mén)框與車(chē)門(mén)內(nèi)外板焊接而成),后者與車(chē)門(mén)內(nèi)外板自成一體,本文中主要研究的是分體-2-Altair2009HyperWorks技術(shù)大會(huì)論文集式門(mén)框。為了密封車(chē)門(mén)與車(chē)側(cè)圍的間隙,通常門(mén)框有安裝門(mén)框密封條,或通過(guò)帶密封Lip的門(mén)框上飾條安裝于門(mén)框上。關(guān)門(mén)后門(mén)框密封條受到車(chē)側(cè)圍的壓縮反力,該力傳導(dǎo)至門(mén)框致使[3]門(mén)框產(chǎn)生變形。此外,當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí),由于氣流影響車(chē)門(mén)內(nèi)外產(chǎn)生一定壓差,通過(guò)玻璃傳導(dǎo)至門(mén)框使門(mén)框產(chǎn)生變形。該變形通常為彈性變形,如果該變形太大,門(mén)框與側(cè)圍將產(chǎn)生段差,從而影響外觀。同時(shí),門(mén)框的變形將使門(mén)框密封

6、條的反力降低,使密封條達(dá)不到應(yīng)有的功能,從而發(fā)生漏雨、風(fēng)噪、灰塵進(jìn)入等問(wèn)題。因此,①車(chē)門(mén)須滿(mǎn)足一定的剛度;②設(shè)計(jì)時(shí)須考慮車(chē)門(mén)的變形,需要把這種彈性變形預(yù)先考慮進(jìn)去,也即車(chē)門(mén)OverBend。傳統(tǒng)的方法是設(shè)計(jì)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)門(mén)框結(jié)構(gòu)及確定車(chē)門(mén)的OverBend,真實(shí)車(chē)門(mén)制造出來(lái)后如果不符合要求然后調(diào)整結(jié)構(gòu)。傳的設(shè)計(jì)方法顯然不能滿(mǎn)足現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)的要求,隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展,使得有限元計(jì)算機(jī)模擬成為可能。現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)利用CAE計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù),在車(chē)門(mén)制造之前先進(jìn)行CAE分析,如果滿(mǎn)足要求則投入生產(chǎn),大大地提高了效率,降低了成[4]本。2門(mén)框設(shè)計(jì)中的剛度考慮在實(shí)際情

7、況下,車(chē)門(mén)內(nèi)外板與門(mén)框是同時(shí)參與變形的,但當(dāng)車(chē)門(mén)內(nèi)外板結(jié)構(gòu)一定時(shí),車(chē)門(mén)的剛度就取決于門(mén)框的剛度了。經(jīng)驗(yàn)表明,不考慮車(chē)門(mén)內(nèi)外板的變形,門(mén)框在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的變形量均不大于2mm。其中,汽車(chē)在靜止關(guān)門(mén)狀態(tài)下,門(mén)框密封條對(duì)車(chē)側(cè)圍的反力大約8N/100mm。高速行駛時(shí)受空氣動(dòng)力學(xué)影響,前門(mén)將承受大約20Kgf/100Kmph的風(fēng)載,后門(mén)風(fēng)力不予考慮。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō),門(mén)框的剛度取決于兩方面的因素:斷面與整體結(jié)構(gòu)。斷面的形狀與門(mén)框的三維結(jié)構(gòu)都將影響門(mén)框的承載能力。2.1門(mén)框斷面剛度斷面的形狀決定斷面剛度的大小,衡量斷面抗變形能力的剛度指標(biāo)為EI,其中E為彈性模量,I為截

8、面慣性矩。當(dāng)E一定時(shí),I的大小就決定了結(jié)構(gòu)的抗變形能力。下面以某車(chē)型門(mén)框?yàn)槔?,研究決定斷面剛度

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