新能源汽车轻量化车门局部补强CAE法分析
汽车轻量化中辊压成形的关键技术
汽车的白车身减重是轻量化的重要内容。
辊压件是白车身的重要构件。
本文介绍了汽车中辊压成形的应用及关键技术，特别是高强钢的辊压成形中的回弹、变形能以及扭曲、侧弯、边波等缺陷的预防和解决办法。
开发了多代保险杠、防撞杆、门槛等辊压件产品。
对于辊压成形国内外先进技术的发展作了介绍。
汽车轻量化中的辊压件为减少能源消耗和环境污染，汽车轻量化成为世界各国汽车制造的新趋势。
白车身作为汽车的重要部件，占到总车重量的40%左右，因此白车身的减重优化成为轻量化设计的重要内容。
目前国际上新车型白车身开发设计，广泛采用先进高强度钢板，其中有相当部分的构件，诸如前后保险杠、门梁、框轨、车顶弓型架、车身的B柱及底盘等构件，都是由辊压成形制造方式完成的。
辊压成形工艺广泛应用于汽车部件的制造，汽车上很多部件是由辊压工艺生产的（图1）。
辊压成形工艺与传统冲压相比，具有高效、节材、环保、成本低等突出优点，成为汽车部件制造工艺方法之一。
据统计采用辊压工艺制造的汽车部件，大约为车重的10%左右。
图1 辊压工艺生产的汽车零件辊压成形是通过顺序配置的多道次成形轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行弯曲，以制成特定断面的型材。
辊压成形与其他板金属成形的工艺相比，具有以下优点：⑴生产效率高，适合于大批量生产，和冲压、折弯工艺相比提高效率10倍以上，制造成本大幅降低。
⑵加工产品的长度基本不受限制，可以连续生产。
⑶产品的表面质量好，尺寸精度高。
⑷在辊压成形生产线上可以集成其他的加工工艺，如冲孔、焊接、压花等。
⑸与热轧和冲压工艺相比能够节约材料15%～30%。
⑹生产噪声低，无环境污染。
辊压成形工艺加工出来的型材其断面结构合理、品种规格繁多、几何尺寸精确，体现了现代社会对材料轻型化、合理化、功能化的使用要求。
辊压成形是一种高效节能的工艺技术，符合“发展循环经济，创建节约社会”的政策要求。
辊压成形采用先进的高效生产工艺，使成形截面达到最好的力学性能。
高强钢辊压成形的关键技术先进高强度钢AHSS（Advanced High Strength Steel）具有优良的材料性能。
CAE技术及其在汽车行业中的应用(最新整理)
CAE技术及其在汽车行业中的应用宋新旺(金陵科技学院机电工程学院，江苏南京211169)摘要：汽车CAE技术对降低产品开发成本、缩短产品研发周期具有重要的意义，改变了汽车研发的传统模式，国外汽车CAE技术的应用已经十分成熟，几乎渗透到了汽车开发的各个环节。
随着国内汽车自主研发能了的快速发展，汽车CAE技术作为整车开发中的核心技术之一，已经引起了主机厂足够的重视，掌握和利用好汽车CAE技术是缩短和赶超国外先进水平的关键。
关键词：CAE技术应用领域汽车行业是一个告诉发展的行业，其竞争也日趋激烈，新产品推出的速度也越来越快，这也对CAE应用提出了越来越多的要求。
CAE技术为汽车行业的高速发展提供了有力的技术保障，为企业带来了巨大的经济效益。
一、CAE技术简介1、CAE技术及CAE软件计算机辅助设计、计算机辅助制造技术已经在一些大中型企业里得到应用，并取得比较好的成绩。
计算机辅助制造技术包括：1、CAD——计算机辅助没计2、CAM——计算机辅助制造3、CAE——计算机工程分析。
以上三种计算机辅助制造技术并不完全是独立的制造辅助技术，他们通过各种软件进行交叉分析，力图实现设计与分析的一体化，以简化设计过程，从而提升产品的品质，改善产品的性能。
例如，CAD软件重在制作二维和三维的图形，以表现事物的主要特征。
对于物体的内部特征，CAD软件往往用剖视图对模型进行剖视。
但是这种表示方法并不能直观的体现复杂机构的内部构成，不利于机械的设计与进一步的改进。
这时就要建立物体的三维模型，对物体图形直接进行CAE分析。
此时，CAD/CAE技术就很好的解决了工程设计与计算相脱节的问题，对实现并进行工程设计提供了技术基础。
在互相结合交叉发展的同时，CAD,CAM,CAE又分别在自己的领域进行突破性的发展。
在这三者之中，C A E软件的主要功能是借助计算机，实现在产品生产以前对设计方案进行精确试验、分析和论证——即利用CAE技术进行真实模拟。
CAE分析解读与提升
CAE分析解读与提升1.结果视觉化：CAE分析通常会生成大量的数值数据，为了更好地理解和解释分析结果，通常需要将这些数据可视化成图表、图像或动画。
这样不仅可以更直观地呈现结果，也可以帮助工程师发现其中的规律和问题。
2.结果解释：CAE分析结果需要根据实际情况进行解释，比如验证设计的合理性、确认是否满足规定的要求和标准、评估产品的寿命等等。
解释结果需要综合考虑材料性能、结构特点、加载条件等各种因素，并根据实际需求进行分析和判断。
3.结果评估：CAE分析结果需要进行评估，以确定产品在正常使用条件下的可行性、安全性及其它性能指标。
评估的方法可以包括对比分析、灵敏度分析、优化分析等等。
通过评估分析，可以为产品的设计和改进提供依据和指导。
提高CAE分析的能力和准确性有以下几个方面的方法：1.提高建模能力：合适的建模能力对于CAE分析的结果至关重要。
工程师需要具备良好的理论基础和实践经验，能够准确地将实际产品转换为数学模型，并在模型中考虑各种因素的影响。
2.改进边界条件和加载方式：加载条件和边界条件的设定对于分析结果的准确性和可靠性有很大的影响。
工程师需要对实际产品的使用环境和加载方式进行合理的估计和设定，同时也需要对加载条件进行敏感性分析，以确定其对结果的影响。
3.验证和对比实验：为了验证CAE分析结果的准确性和可靠性，可以进行实验验证和对比。
实验结果可以作为评估和校正CAE模型的参考，同时也可以帮助工程师了解CAE分析的局限性和不确定性。
4.不断学习和更新知识：CAE技术在不断发展和更新，工程师需要时刻保持学习和更新的态度，了解最新的分析方法和技术。
同时也需要关注工程实践中的问题和挑战，探索解决问题的新思路和方法。
总之，CAE分析的解读和提升是提高工程效率和产品质量的关键。
通过合理的结果解读和评估，工程师可以更好地理解产品的性能和行为，并为产品的设计和改进提供有力支持。
同时，不断提高CAE分析的能力和准确性，可以在工程实践中发挥更大的作用，为产品的优化和创新提供可靠的技术支持。
关于无框车门密封结构及车辆的发展研究
关于无框车门密封结构及车辆的发展研究摘要：汽车行业产业链长、关联度高、消费拉动大，已经成为我国经济的重要支柱产业。
近年来，汽车行业已经从传统汽车逐渐向新能源汽车渗透，特别是我国的新能源汽车产业已经处于世界领先地位。
随着我国经济的快速增长和居民收入水平的持续提高，对汽车的需求已经不仅是代步工具，电动化、智能化、网联化的新能源汽车正好契合新时代社会发展需求。
无框车门因设计制造工艺难度大、成本高，原来只在高端跑车有所应用，随着新能源汽车的发展，追求时尚的新能源品牌不断采用无框车门结构。
而无框车门密封系统主要有整体式和分体式两种主流结构，在实际生产应用中都存在相应的优缺点。
本文针对当前无框车门问题，我们研究了一种无框车门密封结构及车辆。
关键词：汽车行业、密封结构、外观机构引言：我国汽车产业相比发达国家的汽车产业发展起步较晚，但快速成长的国内市场和相对低廉的生产要素成本，吸引了全球汽车产业资源向我国集聚，各高端品牌纷纷在我国建立制造基地，高端品牌的转移显著提高了我国汽车整车和零部件产业的技术实力和制造能力，新能源汽车的发展也给我国汽车工业带来了前所未有的机遇。
车门作为一辆车中，较为显眼的部分，受到了无数消费者的关注。
从以前的有框车门到现在的无框车门，车门也在持续升级和改造，尽可能地满足人民大众的需求。
就目前市场发展来说，无框车门的造型更受大众的欢喜。
因此，解决现有无框车门问题迫在眉睫。
1、对汽车车门的简要概述1.1汽车车门发展历程20世纪初的时候，那时大家的造车经验都很薄弱，当时的技术条件和制造工艺都有限，基本是小作坊式魔改生产，很多汽车也都是由马车改造，所以在无框车门在设计上受到早古欧洲马车的影响，相比于另外增加一个固定玻璃的窗框，显然无框车门的制造工艺要简单得多。
随着需求的升级，汽车慢慢变成现在目前常见的造型。
除了各种性能，门框、车顶造型都很大程度和早古欧洲马车设计有关。
从没有车顶和门框到全封闭车身的流行汽车行业大概花了15年时间。
碳纤维复合材料在新能源汽车车门设计中的应用研究
碳纤维复合材料在新能源汽车车门设计中的应用研究碳纤维复合材料一直以来都是汽车制造业中备受关注的材料之一，其具有高强度、轻质化、耐腐蚀等优点，被广泛应用于汽车车身结构、内饰零部件等领域。
随着新能源汽车市场的快速发展，碳纤维复合材料在新能源汽车车门设计中的应用也日益受到关注。
本文旨在对碳纤维复合材料在新能源汽车车门设计中的应用进行深入研究，探讨其在提升车门性能、减轻车门重量、增强车门安全性等方面的作用，为新能源汽车制造业的发展提供理论支持和实践指导。
一、新能源汽车背景介绍新能源汽车是指采用非石油燃料驱动的汽车，包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车等。
随着环境污染日益加剧和传统燃油资源的日益枯竭，新能源汽车作为一种清洁、高效的交通工具，逐渐成为世界各国汽车产业发展的重点。
其中，电动汽车作为新能源汽车中的主流类型，具有零排放、低噪音、高效能等优点，受到越来越多消费者的青睐。
二、碳纤维复合材料在汽车行业的应用现状碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂复合而成的高性能材料，其具有强度高、刚度大、耐腐蚀、轻质化等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
在汽车行业中，碳纤维复合材料的应用主要集中在车身结构、内饰零部件等方面。
其应用可以有效降低汽车自重，提升车辆整体性能，增强安全性能，改善车辆操控性能等。
目前，许多汽车制造商都在尝试将碳纤维复合材料应用于汽车设计中，以满足消费者对汽车轻量化、节能化、环保化的需求。
三、碳纤维复合材料在新能源汽车车门设计中的应用价值分析1. 提升车门性能新能源汽车车门作为汽车的重要组成部分，其性能直接影响着车辆的安全性和舒适性。
传统的汽车车门主要由钢材制成，具有较高的强度和刚度，但存在重量过重、能量吸收能力不足等问题。
而碳纤维复合材料具有优异的强度和刚度，可以实现更轻量化的车门设计，提升车门整体性能，同时减少车辆的燃油消耗，降低碳排放。
2. 减轻车门重量汽车的整车质量直接影响着车辆的能源消耗和排放水平，轻量化设计成为汽车制造业的发展趋势。
CAE-轿车设计中CAE仿真分析
六 轿车开发中CAE的应用
轿车产品的四个阶段， 筹划阶段； 概念设计和可行性研究； 产品设计和原型车确认； 定型生产等四个阶段。
需18-32个月时间。CAE 技术在开发工作的后三个阶段 都有十分重要的应用。
轿车更侧重时代流行潮流和舒适性，现代轿 车市场生命时间越来越短，一般变型车设计变化最 大的是车身。所以车身是轿车开发的重点
六 轿车开发中CAE的应用
产品设计重点是白车身
白车身设计的一个重点是交叉节结构的 连接方法。它对车身刚度、强度都有
较大的 影响。 必要时 应该进 行重点 分析研 究。
六 轿车开发中CAE的应用
确认设计：解决问题并进行投产准备：
l 针对实验产生的问题（疲劳、NVH、轻 量化、碰撞安全、噪声等问题）进行有目的 分析，提出问题点的焦点，改进的对策。
l 消除汽车的卡嗒声（Rattle）
l 有产品图纸、资料、试验结果。对产品 进行详细分析，结果保存为技术档案。进行 技术总结。这是验证分析条件，建立CAE规范 的大好时机。
六 轿车开发中CAE的应用
确认设计--解决问题、进行投产准备：
l 变形车开发中应用 CAE l 工艺设计和生产准用
# CAE软件的现代进展
• CAE总体发展趋势向专业化方向发 展
• CAE分析功能大幅度提高
– 分析对象： – 分析项目： – 应用科目： – 分析内容： – 分析类别：
• 分析周期与CAD设计同步
• 使用方法简化，应用和结果明确直 观
二 CAE 在汽车技术上的应用
要求对分析入口文件、模型化方法、加 载、分析结果处理、评价标准等建立本企 业的标准化的统一方法。 分析不因人 而异，分析结果纵横对比，评价客观。提 升CAE结果应用价值。不满足于 个案的对 比分析。
基于Nastran的某乘用车门框变形量优化分析_汪强
基于MSC.Nastran的某乘用车门框变形量优化分析Doorframe Diagonals Analysis for A Passenger Car Based on MSC.Nastran汪强李龙李利王园（长安汽车股份汽车公司汽车工程研究总院CAE工程所，重庆 401120）摘要:以某乘用车白车身为例，分别对车用结构粘胶及结构泡沫进行有限元建模，并应用MSC.Nastran分析软件，对该乘用车白车身进行门框变形量分析，考察上述两种车用结构胶对白车身门框变形量的优化效果，需求最佳的优化方案，为后续该类车用结构胶在汽车上的应用提供参考依据。
关键词:MSC.Nastran 结构粘胶结构泡沫门框变形量Abstract: With a passenger car for example，a finite element mode of Adhesive bonding and Structure foam will be built，and the doorframe diagonals of the passenger car will be analyzed by using MSC.Nastran. The effect of the two methods mentioned above will be considered, and the better method could be selected in order to providing reference for the application of structure agglutinant on automobiles.Key words: MSC.Nastran，Adhesive bonding，Structure foam，doorframe diagonals 1 概述随着胶粘技术的发展，车用胶粘在汽车设计中的应用越来越广泛，密封胶、减振胶、阻尼胶、折边胶、结构胶等粘胶都已成为汽车产品中的必要材料。
新能源汽车CAE技术解决方案
汽车与新能源车行业CAE技术应用解决方案2017年目录1 新能源汽车行业背景 (4)2 新能源汽车研发中面临的主要挑战 (5)2.1电动机 (5)2.2电力电子器件 (5)2.3电磁兼容 (6)2.4NVH性能 (6)2.5安全性 (7)2.6汽车轻量化 (7)3 CAE技术在新能源汽车研发中的应用 (7)3.1汽车工业CAE应用分类 (7)3.1.1结构强度、刚度和模态分析及结构优化设计 (8)3.1.2噪声、振动与不平顺性(NVH)分 (8)3.1.3疲劳寿命与可靠性分析 (8)3.1.4碰撞与安全性分析 (8)3.1.5气动或流场分析 (8)3.1.6汽车的可操纵性分析 (9)3.1.7整车性能的分析评价与预测 (9)3.2新能源汽车CAE独特应用 (9)3.2.1电池组仿真分析 (9)3.2.2电动机仿真分析 (11)3.2.3电力电子器件仿真分析 (12)3.2.4电磁兼容仿真分析 (12)3.2.5多物理场的系统集成仿真分析 (13)4 新能源汽车仿真分析主要解决方案 (13)4.1F LO EFD（通用流体） (14)4.1.1软件简介 (14)4.1.2应用解决方案 (15)4.2F LO THERM（电子电路热设计） (18)4.2.1软件简介 (18)4.2.2电子器件应用解决方案 (18)4.3STAR-CCM+（通用流体） (19)4.3.1软件简介 (19)4.3.2应用解决方案 (19)4.4ANSYS（结构+流体+电磁） (20)4.4.1软件简介 (20)4.4.2应用解决方案 (21)4.5F LOWMASTER（一维汽车热管理系统） (22)4.5.1软件简介 (22)4.5.2应用解决方案 (23)4.6AMES IM（一维液压、机电、电气） (25)4.6.1软件简介 (25)4.6.2应用解决方案 (25)4.7ACTRAN（通用噪声） (27)4.7.1软件简介 (27)4.7.2应用方案 (28)4.8P UMP L INX（专业旋转机械） (32)4.8.1软件简介 (32)4.8.2应用解决方案 (32)4.9ADVISOR（汽车动力性能） (35)4.9.1软件简介 (35)4.9.2动力应用解决方案 (35)4.10INFOLYTICA（专用电磁电机） (36)4.10.1软件简介 (36)4.10.2电机应用解决方案 (36)4.11MSC（结构、机械动力、碰撞） (37)4.11.1软件简介 (37)4.11.2应用解决方案 (37)5小结 (39)附录：汽车行业常用CAE软件列表 (40)1 新能源汽车行业背景中国汽车产业经过半个多世纪的努力，已形成完整的工业体系。
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新能源汽车轻量化车门局部补强CAE法分析
发表时间：2020-01-08T15:42:11.343Z 来源：《科技新时代》2019年11期作者：郑郧 1,2, 刘政 3 [导读] 随着车身轻量化要求的不断提升，车身外蒙皮材料不断减薄，尤其是车门蒙皮的减薄，有利于提升车门下垂刚度。
郑郧 1,2, 刘政 3
1张家港清研检测技术有限公司江苏，张家港 215600 2张家港清研再制造产业研究院有限公司江苏，张家港 215600 3江苏大学江苏，镇江 212023
随着车身轻量化要求的不断提升，车身外蒙皮材料不断减薄，尤其是车门蒙皮的减薄，有利于提升车门下垂刚度。
本文在对某车门在轻量化过程中，针对车门外板局部刚度不足的问题，运用CAE方法分析补强片在车门上的运用。
首先，利用CAE分析方法得到车门外板指压刚性弱的区域；其次，针对这些刚性弱的区域进行局部刚度补强，并对补强片厚度进行优化，得到满足车门刚性条件下在最佳补强方案。
1 引言
汽车轻量化是节省能源和降低污染的有效途径，研究报告表明：轿车每减重10%，则油耗可以[1]降低减少6%-8% 。
目前，汽车轻量化主要有两种途径：一种是采用强度高、质量轻的新型材料，如高强度钢板、铝镁合金、工程塑料（树脂基复合材料）等；另外一种是优化汽车结构设[2]计，如结构件中空化、外板薄壁化。
车身蒙皮的减薄，减小车身的局部刚度，车门等外覆盖件容易产生共振，带来车身异响的问题；客户对车门和侧围进行按压时，如果非常容易按入，易给客户产生汽车品质较差的印象，影响汽车品牌形象。
车门结构复杂，主要由外板、内板、防撞梁、玻璃导槽、门铰链及门锁附件等组成。
车门的性能包括模态、刚度及抗凹性多个方面。
整车行驶过程中，车门处于关闭状态与车身构成一个独立的空间，车门的模态特性应考虑白车身的振动性能，尤其是车门的一阶模态频率应尽可能的避开车身的固有频率，以防止发生共振产生噪音及不舒适感。
另外，车门应具有足够的刚度来抵抗各种变形。
例如，车门在关闭状态时，会受到自身重量或乘员施加的垂直向下的力，此时要求车门的垂直刚度应满足设计要求，使得车门在垂向力作用下的变形控制在一定范围内，以防止车门门锁处卡死；车门抗凹性是指车门外板在受到外界载荷作用的情况下，防止其凹陷变形的能力。
车门的抗凹刚度不仅会影响车门开关可靠性，造成漏风、渗水，行走过程中车门振动及噪声等问题，严重时车门抗凹性能不足引起的变形还会影响到车门锁、车门升降器等车门上的操纵附件的性能。
为了解决这些问题，主机厂一般采用以下方式：在车门上粘贴补强片，这种方式可以针对指压刚性较弱的区域增加补强片，后期也可以根据实车试验结果进行增减补强片。
由于使用成本较低与方便性，补强胶片得到了广泛的运用。
但运用过程中一般通过工程经验来粘贴补强胶片，并不一定带来最佳的补强效果。
因此对局部刚度进行分析，优化粘贴补强案是十分必要的。
2.补强原理
补强片的性能主要在胶料混合和挤出片材工序控制。
各种树脂和橡胶的配比直接决定了补强片的性能。
补强片的配方主要由环氧树脂，橡胶（丁腈橡胶，三元乙丙橡胶，丁基橡胶），硫化体系组成，有的产品为了实现轻量化的目的还添加了还有发泡剂。
补强片粘贴后随油漆过程烘烤固化到汽车外板，形成的复合材料同时具有金属材料的刚性和非金属材料的韧性，改变了汽车外板的单纯的金属特性，使汽车外板的弯曲强度、刚度、抗冲击性和阻尼效果有明显提高。
3 车门外板刚性试验方法
3.1 CAE分析方法
根据车门3D结构数据，在相对薄弱区域（即表面相对平坦，附近较大区域无支撑板、筋的区域）选择、布置抗凹考察点；依据相关试验标准的规定，建立圆面直径为20mm 的刚性压头模型，载荷为400N，车门外板材料为DC56D+ZF，弹性模量为2.1×10 MPa，屈服强度164MPa；补强片的弹性模量为2400MPa，屈服强度为18MPa，分析前处理软件为Hypermesh，求解出各考察点的位移量，与目标值10mm进行对比；对不满足抗凹分析的考察点区域布置补强片，以提高其抗凹性能，见图2:
图2 车门有限元模型
3.3 车门局部刚度分析
利用Hypermesh得到车门外板对车门外板6个加载点进行分析，得到抗凹性能弱的区域，分析结果如图3和表1所示，可以发现加载点P5,P6不满足抗凹性能要求。
图3 车门局部刚度分析
表1 加载点位移
3.4补强片后的局部刚度分析及结果
根据试验结果，针对这些抗凹性能较弱的区域，如图4，图5所示，可以使用补强片对这些区域进行增强，减小这些区域的抗凹变形量。
粘贴2mm补强片的补强结果如图6所示。
图5 粘体补强片（有限元模型）
图6 粘体2mm补强片的局部刚度分析及结果 3.5补强片厚度优化
由于补强片有多种厚度，针对不同补强片厚度增强方案，对补强胶片进行厚度优化。
厚度优化结果如图7，图8所示。
通过补强片厚度优化得到满足车门刚性条件下在最佳补强方案。
图7 补强片厚度优化
图8 对补强片进行厚度优化后刚度结果表2 补强前后的对比数据。