52_基于RADIOSS的车门铰链刚度分析_张三磊
基于模态方法的车门动态特性研究
基于模态方法的车门动态特性研究车门是汽车的一个重要组成部分，在车辆工程中具有重要的作用。
它不仅是通行人员进出汽车的出入口，同时也是车辆安全性能的重要组成部分。
因此，研究车门的动态特性对于提高车辆的性能和安全性具有重要的意义。
为了研究车门的动态特性，可以采用模态方法进行分析。
模态是指物体在振动时所具有的固有频率和固有振形。
在车门振动时，它会产生固有频率和振形，因此可以采用模态方法对其进行分析和研究。
首先，对车门的材料进行分析。
车门一般使用的材料有钢铁、铝合金等。
钢铁是常用材料，具有较高的强度和刚度。
铝合金具有较轻的重量和良好的耐腐蚀性能。
选择适合的材料可以使车门在振动时具有更好的动态特性。
其次，进行模态分析。
模态分析是一种计算机模拟分析方法，可以模拟物体在振动时所产生的固有频率和振形。
通过模态分析可以获取车门的固有频率和振形，并分析其在振动时的响应特性。
最后，进行模态试验。
模态试验是通过实验方法验证模态分析结果的一种方法。
可以选择在振动试验台上对车门进行振动试验，通过试验可以验证模态分析得到的固有频率和振形是否正确。
通过上述研究方法，可以对车门的动态特性进行研究，进而改进车门的设计。
例如，在设计车门时可以选择适合的材料，以使车门在振动时具有更好的动态特性。
另外，在车门的设计中还可以采用阻尼措施以降低车门振动的幅度，增加车门的稳定性和安全性。
总之，通过采用模态方法研究车门的动态特性，可以为车门的设计和制造提供重要的依据和指导。
在未来的汽车工程发展中，将继续研究和改进车门的动态特性，以提高汽车的性能和安全性。
作为汽车的一个重要组成部分，车门在汽车工程中具有重要的作用。
车门不仅是通行人员进出汽车的出入口，同时也是车辆安全性能的重要组成部分。
因此，研究车门的动态特性对于提高车辆的性能和安全性具有重要的意义。
在实际中，无论是汽车的行驶还是在停车状态下，车门都会处于要么开启要么关闭的状态。
在这个过程中，车门振动是不可避免的，这对于车门的稳定性和安全性提出了更高的要求。
一种连接车体的铰接装置的有限元受力分析
一种连接车体的铰接装置的有限元受力分析采用有限元处理软件HYPERMESH进行建模，采用HyperWorks自带的大型非线性有限元求解器RADIOSS对此铰接装置进行有限元强度分析，校核强度。
标签：铰接装置；有限元强度分析；非线性理论1 概述此铰接装置是用于低地板车辆两模块之间重要的连接部件。
本次分析根据产品三维图和车体载荷输出，采用目前世界上最通用的有限元处理软件HYPERMESH进行建模，最后采用HyperWorks自带的大型非线性有限元求解器RADIOSS进行计算。
建立详细的有限元模型需要根据实际情况对实际结构进行必要的简化，选择合适的单元，合理模拟实际连接连接情况，下面进行分别讨论。
建模过程中对下列问题进行了简化：圆角、倒角以及工艺凹槽等结构中尺寸相对较小的局部细节将影网格质量，处于低应力区的这些结构细节予以忽略，高应力区则不能忽略。
单元选择：该结构件不完全对称，为了准确模拟结构的受力情况，取整体结构建立有限元力学模型。
由于铰接装置结构件厚度大部分都在4mm以上，厚度较厚，细长处较少，故在建立有限元模型时采用六面体单位CHEXA，该单元上的每个节点都具有6个自由度，分别为沿节点坐标系X、Y、Z方向的移动和绕X、Y、Z轴转动。
2 有限元建模有限元建模：结构静力学分析是用来计算结构在固定不变的载荷的作用下的响应，也就是由稳态外载引起的系统或部件的位移、应力、应变或力，结构静力分析不考虑惯性和阻尼的影响，但是静力分析却可以分析那些固定不变的惯性载荷对结构的影响，以及那些可以近似为静力作用的随时间变化的载荷。
结构静力分析中，由于只是分析计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用下的结构或部件的位移、应力和应变，因此一般都假定载荷和响应固定不变。
静力分析中施加的载荷包括外部施加的作用力和压力、稳态的惯性力（如重力和离心力）和位移载荷等。
第四强度理论认为，单元体的均方根剪应力是引起材料屈服破坏的主要因素。
基于有限元法的汽车后车门静态刚度分析
结构性能上 ，车 门具有 足够的刚度 ，不易变形下沉 ，行 车 时 不 振 响 ，制 造 工 艺 性 好 ，易 于 冲 压 并 便 于 安 装 附 件 ，外 型 上 与 整 车 协 调 。
加 载 方式 ：在 车 门 内板 右 角 施 加 １８３ Ｎ 的 ｙ向节 点 力 。
工 况 ４
约束方 式 ：车门铰 链 约束 除绕 ｚ轴转 动 的 ５个 自由 度 ，门锁处 约束 ３个平 动 自由度 。
加载方式 ：在车 门内板右角施加 １８３ Ｎ的 ｌ，向节点力。 经 ＮＡＳＴＲＡＮ计算 ，运用 Ｐａｔｒａｎ后处 理软件 读取 ４种 工 况 的 Ｙ方 向 的 变 形 ，如 图 ５所 示 。
ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ与 ＮＡＳＴＲＡＮ接 口进行车 门的线性静力分析 ，得 出车门在各种工况 下的变形 、应力 等各 项参数 ，为
车 门 的 结构 设 计 和优 化 提 供 数 据 。
关 键词 ：后 车 门 ；有 限 元 ；刚度
中 图分 类号 ：Ｕ４６３
文 献标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００６—０７０７（２０１０）０６—００６２—０２
工 况 ２
约束方式 ：车 门铰链 约 束除 绕 Ｚ轴 转 动的 ５个 自由 度 ，门锁处约束 ３个平动 自由度。
加载方式 ：在车 门内板左角施加 １８３ Ｎ的 ｙ向节点力 。
工 况 ３
约束 方式 ：车 门铰链 约束 除绕 ｚ轴 转动 的 ５个 自由 度 ，门锁处约束 ３个平动 自由度。
前舱盖铰链安装点刚度强度分析
报告编号：
前舱盖铰链安装点刚度强度分析
部门：CAE
报告人：
审核人：
批准人：
报告时间：2007-11-15
前舱盖铰链安装点刚度强度分析
一、概述
本次分析过程采用Hypermesh软件做前后处理，计算采用Nastran软件做线性分析。
二、模型
前舱盖铰链安装点刚度强度分析有限元模型如下，单元采用Shell单元，单元基准长度10mm。
图1 前舱盖铰链安装点刚度分析有限元模型
三、材料
前舱盖铰链安装点刚度强度分析所使用的材料参数及其性能见表1和表2。
表1 模型材料参数
表2 模型材料性能
四、计算内容
前舱盖铰链安装点刚度强度
计算前舱盖铰链安装点刚度，在铰链安装点垂直于安装平面施加F=1000N 的载荷。
图2 前舱盖铰链安装点刚度分析边界条件
计算结果：
刚度=F／加载点位移=5405N/mm 目标值>1000N/mm
图3 前舱盖铰链安装点位移图
图4 前舱盖铰链安装点应力图
表3：零件应力结果
五、结论
根据分析结果得出，前舱盖铰链安装点刚度强度符合要求。
基于ABAQUS的车门强度分析【范本模板】
（研究生课程论文）汽车动力学论文题目：基于ABAQUS的车门强度分析指导老师: 学院班级：学生姓名学号：2014年12月基于ABAQUS的车门强度分析（武汉理工大学）摘要：轿车门系统结构设计与优化是整车开发过程中的重要环节。
车门的强度直接关系到整车在冲击、碰撞等载荷下的安全问题，车门结构静态强度的计算分析,在车门结构设计进程中非常重要。
本文根据国家“轿车侧门强度"试验标准，基于ABAQUS平台对车门强度进行有限元模拟分析，车门外板采用不同的材料和厚度，分析对车门强度的影响，并选择最优方案。
关键词：车门；强度；有限元Analysis of automobile door strength based onABAQUSHan Yu(Class 141 of SCHOOL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING, WHUT)Abstract:Door system structural design and optimization is an important part of the vehicle development process。
The analysis of Static strength of the door structure is very important in the structural design of the doors。
In this paper，according to the national “car side door strength” test standard, based on the platform of ABAQUS finite element simulation analysis was carried out on the strength of the door. The outer door plate is made of different materials and thickness to analyze the effect on the strength of the door, and we choose the the optimal scheme。
78_基于RADIOSS软件的汽车后安全带锚固点强度分析_张三磊
基于RADIOSS软件的汽车后安全带锚固点强度分析张三磊李志祥（上海汽车股份有限公司技术中心，上海，201804）摘要：安全带系统是汽车安全系统的核心部件，而安全带锚固点零件的强度是影响安全带系统性能的关键要素，并且必须通过GB14167-06《汽车安全带安装固定点》中规定的强度实验要求。
本文基于RADIOSS 软件，按照国标相关试验要求，利用有限元分析法对某乘用车后排安全带安装固定点零件强度进行分析研究，可以有效的减少试验次数，节约试验成本，为进一步的优化设计提供指导。
关键字：安全带锚固点强度分析 RADIOSS FEM1. 概述当汽车发生碰撞或者紧急刹车时，安全带系统是最重要的被动安全系统。
在这个过程中，巨大的冲击力通过安全带及其与车身的连接结构传递到车身，安全带产生预期效果的前提是安全带锚固点不能脱落。
因此保证安全带锚固点有足够的强度是车身设计的重要要求。
安全带锚固点试验对车身而言是一项重要的试验，锚固点及其周围部件将予以重点考察。
GB14167-06《汽车安全带安装固定点》规范了安全带锚固点的试验。
安全带锚固点强度试验时间和花费很大，且需要国家专门机构进行。
在试验进行之前利用有限元虚拟仿真，能够有效的减少试验次数，节约试验成本。
RADIOSS是功能强大的有限元仿真软件，尤其是其显式求解模块对大应变和大位移等非线性问题具有良好的计算能力。
本文采用RADIOSS软件，对某乘用车后排座椅的安全带锚固点强度进行分析研究。
2. 有限元模型的建立进行后排安全带锚固点强度分析所需要的模型主要是白车身后部，座椅骨架，假人模型（试验模块）和安全带。
本文采用HyperCrash软件作为前处理软件，建立有限元分析模型如图1所示：图1 后排安全带锚固点强度分析有限元模型模型共有shell单元数目为225478，其中三角形单元8148，节点数量为235300。
白车身材料和二维安全带材料采用LAW36材料。
假人（实验模块）为刚性体。
基于RADIOSS的车门多工况的cae仿真分析
1 概述车门作为汽车车身中十分重要而又相对独立的功能部件，具有隔绝车外噪声，缓冲来自外部的冲击，提供乘员生存空间等安全性和舒适性功能，其刚度、强度、振动特性、开闭轻便性、外板抗凹性直接影响整车的性能及外观品质，因此在车门设计开发过程中，有必要就不同工况对各种设计方案进行分析和优化，本文拟以某轿车为例，采用HyperMesh前处理及RADIOSS求解器，对影响车门刚度、强度的几种典型分析工况进行CAE分析，给出相应的评价标准，探讨车门刚度及强度分析方法，为进一步车门结构优化分析提供分析依据。
2 有限元建模轿车车门一般由外板、内板、窗框、玻璃导槽、门铰链、门锁以及门窗附件等组成。
内门板上有玻璃升降器、门锁附件等。
内板由薄钢板冲压而成，其上分布有窝穴、空洞、加强筋，内板内侧焊有内板加强板。
为了增强安全性，外板内侧一般通过防撞杆支撑架安装了防撞杆，窗框下装有加强板。
内板与外板通过翻边、粘合、滚焊等方式结合。
采用壳单元（PSHELL）对某轿车车门进行网格离散，单元数量为29747，节点数量为30405，其中三角形单元数量为1158；设定材料厚度、弹性模量、泊松比和密度等参数；车门各部件间通过焊接，刚性连接，胶粘等方式进行连接，按照实际情况布置焊点和粘胶位置，有限元模型如图1所示。
图1 车门有限元模型3 分析工况对自由模态、扭转、风载变形、自重及加载下垂等四种典型工况进行分析，各工况的约束方式、加载条件如表1所示。
表1 车门的典型分析工况4 分析结果采用RADIOSS求解器对表1所列工况进行求解，通过HyperView进行分析结果后处理。
4.1 模态分析该车门的一阶扭转模态如图2所示，一阶扭转模态频率为48.36Hz，大于30Hz，且车门各阶模态与车身及其它部件模态频率没有重合，满足设计要求。
图2 一阶扭转模态4.2 扭转刚度分析按照表1对车门施加位移约束和载荷，如图3（a）。
考察车门上4个测点（如图3（b）所示，各点离边界25.4mm）的Y向位移，统计结果见表2，4个测点的位移均小于4mm，满足刚度要求，扭转刚度工况下的位移场如图4所示。
某suv左前车门静态刚度的有限元分析
基金项目：北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划项目（CIT&TCD20130328）；北京市教委科研基地建设项目（PXM2014_014224_000065）某SUV 左前车门静态刚度的有限元分析许佳斌，张瑞乾，曹国栋（北京信息科技大学机电工程学院，北京100192）0引言车门作为车身结构的重要组成部件，其通过铰链与车身连接，与车身一起为乘客提供安全的乘坐空间。
车门主要由车门外板、车门内板、窗框加强板、门锁加强板、铰链安装板、防撞杆和铰链等组成［1］。
车门刚度是车门设计中的重要参数之一，直接影响整车的舒适性和安全性［2-3］。
因此，在汽车开发设计阶段，应根据试验数据对车门结构中存在的问题进行优化处理，从而提高产品整体的质量和性能。
本文利用有限元方法，通过计算机仿真对某款SUV 前车门的模态、下沉刚度、扭转刚度进行了分析与计算，发现车门结构设计中存在的问题，为提高车门性能提供了参考依据。
1建立车门有限元模型首先，在CATIA 软件中，根据车门的设计尺寸建立车门的三维几何模型，如图1所示，然后导入到有限元分析软件HyperMesh 中进行几何修复，对于车门结构的变形和应力分布影响很小的某些功能件和非主要承载件进行模型的简化，如忽略直径小于16mm 的圆孔、半径小于5mm 的过渡圆角和倒角，以此获得较好的网格质量，提高求解精度。
前车门所有薄板冲压成型件均采用四边形Quads 和三节点三角形Trias 壳单元，单元尺寸控制在4~17mm ，平均单元尺寸控制在10mm ，壳单元共14749个，三角形单元1025个，占6.95%（<8%）；采用刚性的RBE2单元模拟焊点，weld 焊点共87个，同时用Rigid 模拟螺栓连接，刚性连接点共145个，最后定义各零件的材料属性［4］。
建立的车门有限元模型如图2所示。
2车门静态刚度有限元分析2.1车门自由模态分析左前车门作为整车中非常重要的一个结构部件，在设计时，其一阶固有频率应该避开道路激励频率、传动轴激励频率以及发动机激励频率，从而避免发生共振，产生振动噪声，影响乘员舒适性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于RADIOSS软件的车门铰链刚度分析
张三磊李志祥
（上海汽车股份有限公司技术中心，上海，201804）
摘要：车门铰链是车门与车身连接的关键部件，在车门处于开启状态时，其是支撑车门重量的唯一部件，其垂向刚度直接影响着车门的垂向刚度性能。
本文采用HyperMesh前处理软件建立某车门三种备选铰链的有限元模型，然后采用RADIOSS软件计算比较这些铰链的刚度大小，为此类车门铰链的选型提供了方法依据。
关键字：车门铰链，刚度，RADIOSS，FEM
1概述
车门铰链是连接车门车身和实现车门开启的主要部件，也是重要的安全构件。
现代轿车多采用隐藏式的车门铰链，隐藏式车门铰链主要分为两种，一种是分臂式，另一种是合页式，如图1所示。
合页式铰链的轴线在门柱以外，与分臂式铰链比较，不但重量轻、刚度高、结构紧凑而且装配方便，因此合页式铰链的应用最为广泛。
(a) 分臂式(b)合页式
图1 车门铰链
车门铰链的性能直接影响着车门的使用性能。
当车门关闭时，车门的质量和其他外部作用力，由车门铰链、门锁和定位器支承；当车门开启时，各种载荷则完全由车门铰链支承。
车门的下沉，主要是由于铰链的变形或者与铰链连接部件的变形所致，车门铰链的垂向刚度不足是车门下沉的主要因素。
因此，分析和比较车门铰链的垂向刚度是非常必要的。
如图2所示是车门铰链刚度试验的试验台架示意图。
试验分为两种工况，分别在保持车门开启状态且与车门旋转轴线成5o和65o时进行试验。
首先选择载荷加载点，均匀加载到500N，然后均匀卸载，并记录测量点的位移。
铰链满足试验要求的标准是在加载过程中最大位移不应超过3.0mm，卸载后残余变形不应大于0.5mm。
图2 垂直刚度实验台
本文利用有限元分析方法，按照试验要求，建立三种铰链试验的有限元分析模型，分析这三种铰链在实验工况下的应力和应变结果，得到了测量点的最大位移量和永久变形。
不仅为该类铰链的选型、后续优化设计提供了参考依据，而且节省了试验费用，节约开发成本。
2有限元模型的建立
采用HyperMesh软件，利用三维网格单元分别对三种铰链方案进行有限元网格划分，需要说明的是，每一种铰链方案都需要建立车门开启状态为5o和65o的两种有限元模型。
如图3是铰链方案一（case1）在车门开启状态为5o时的有限元分析模型。
图3 方案一车门开启5o时有限元模型
为提高分析精度，本文采用六面体单元模拟铰链模型，采用壳单元模拟车门模型，采用spring单元模拟铰链转动副。
该模型单元总数68789，其中solid单元36408，节点总数56168。
为了防止三维单元负体积的出现，也为了方便模拟铰链各部件之间以及铰链和其他部件之间的接触关系，在铰链体单元外包了一层面单元，所有面单元采用type7形式的自接触。
3计算结果
通过RADIOSS分析得出各种铰链模型的最大应力的如图4所示。
（a）打开状态5o最大应力
（b）打开状态65o最大应力
图4 最大应力结果云图
表1所列各方案计算结果的对比情况。
表1各方案计算结果对比
Objective Target /mm CASE1 CASE2 CASE3
Max Deflection_closed (5 degrees)
1.505
3.0 1.326 1.411
(mm)
Permanent Deflection_closed (5degrees)
0.5 0.0 0.0 0.0
(mm)
Max Deflection_ full open (65 degrees)
0.441
3.0 0.472 0.443
(mm)
Permanent Deflection_closed (65degrees)
0.5 0.0 0.0 0.0
(mm)
通过比较可以看出，在各种工况下，三种铰链模型都没有达到屈服状态，所以永久变形
都是零；最大变形都没有超过3mm，说明三种方案都符合设计要求。
经过综合对比最大应
力、最大变形和永久变形，建议采用第一种方案。
4结论
本文采用RADIOSS软件分析了三种车门铰链备选方案的试验垂向刚度。
通过分析比较，
得出这三种方案的应力和最大变形都基本满足试验要求，但在方案一时，铰链的变形最小，刚度最大，所以推荐使用第一种方案。
本文为此类型车门铰链的选择和设计提供参考依据，节省了试验费用，节约了成本。
5参考文献
[1] 王宏雁，刘忠铁《汽车车身造型与结构设计》同济大学出版社 1996
[2] Sacheen Bekah “Fatigue life prediction in a door hinge system under uni-axial and multi-axial loading conditions” Ryerson University 2004
[3]RADIOSS, MotionSlove and OptiStruct. Altair HyperWorks 10.0 Help
RADIOSS Application in Analysis of Hinges
Stiffness
Abstract: Hinges are important parts for vehicle connection between door and body, and they are the only parts to support weight of door when it’s opened, so hinges vertical stiffness directly affects the vertical stiffness performance of door. FE models of three kinds of qualified hinges for a door are created by HyperMesh software, and then their vertical stiffness are analyzed and compared by RADIOSS software, which provides method basis for the choice of such kind of door hinges.
Key words: Hinge, stiffness, RADIOSS, FEM。