HyperWorks在汽車行李箱優化中的應用

2017-07-20  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

近年來,隨著CAE仿真技術的逐漸成熟,其高效率、低成本的優勢被國內外汽車廠商青睞,成為汽車設計的不可或缺的主要手段。HyperWorks軟件以其高性能、開放式有限單元前后處理器、強大的網格劃分能力及提供幾乎所有主流商業CAD系統和CAE求解器接口等諸多優點成為CAE技術廣泛應用的工具。

本文針對某轎車行李箱在強度耐久試驗中出現因行李箱剛性不足造成面板變形,導致行李箱蓋鎖扣發生偏移,難以關閉行李箱蓋的問題展開結構強度分析工作。利用HyperWorks建立行李箱的有限元模型,通過OptiStruct求解器對結構強度進行分析,并提出結構整改建議,對比參考樣車后采用最佳優化方案,最終實車通過強度耐久試驗,滿足設計要求。

1 建立有限元模型

1.1網格劃分

首先利用HyperMesh前處理功能建立行李箱總成各結構件的有限元模型,選用殼單元,基本網格單元尺寸為5mm。結構連接采用RBE2、RBE3、粘膠、焊接單元,并充分考慮結構的具體特征如圓角、翻邊、工藝孔等,對結構的簡化處理不影響結構的強度分析結果。完成后的行李箱有限元模型網格數量共有73475個,其中三角形殼單元3476個,占4.7%。單元質量符合企業給定標準。行李箱有限元模型見圖1。

1.2材料屬性

計算中所使用的材料參數如下:

1.3邊界載荷

根據試驗方法對行李箱蓋進行約束和加載,具體方法如下:

約束條件:在行李箱蓋鉸鏈安裝點處約束所有自由度,邊界條件設置如圖2。

載荷工況:在行李箱蓋latch處施加力F=100N,方向為X向(車身前后方向),載荷設置如圖3。

2 分析結果

通過OptiStruct求解計算出施力點的X方向位移值,體現出圖2-3所示的R角的變化程度,反映行李箱蓋的剛度特性。

分析結果得到該點的X向位移為4.94mm。為設定分析優化目標,特取一款類似的參考樣車的行李箱蓋做同樣的工況分析,得出的位移值為4.4mm。因此,對該行李箱蓋的結構強度優化目標,即在該載荷工況下,施力點的X向位移值≤4.4mm。

3 優化方案

根據經驗,為提升行李箱蓋的剛性,減少面板變形量,需加強行李箱蓋內部R角折彎部位的剛度。因此,根據設計空間和成本考量,提出以下兩種優化方案,并將分析結果與參考樣車分析值進行對比,選取最佳方案。

方案一:在行李箱蓋內板R角折彎部位添加凸筋。見圖4。

方案二:將行李箱蓋左右鉸鏈加強板加長。見圖 5。

以上兩種優化方案分析結果如下:

以上分析結果(圖6 和圖7)可以看出,方案一的施力點位移變化量略有減小,但未達到目標要求;而方案二的施力點位移變化量下降13.36%,到達4.28mm,低于目標4.4mm,說明該方案能夠有效提高行李箱蓋的內板剛性。

4 實車驗證

根據方案二的建議,將行李箱蓋左右鉸鏈加強板加長后進行強度耐久試驗測試,發現問題點已改善,不存在難以扣鎖的問題。試驗結果表明,優化方案二滿足設計指標要求,達到了結構優化改進的目標。

5 結論

本文利用HyperWorks軟件建立行李箱蓋總成有限元模型,并對行李箱蓋進行結構強度仿真分析。針對原先的設計問題點提出2種優化改進方案,對仿真結果進行對比分析,選取其中最佳的優化方案,并最終通過試驗驗證該結構優化改進是可行的。(轉)

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