隱式算法 基于LS

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基于LS-DYNA隱式算法的車門下沉剛度分析

基于LS-DYNA隱式算法的車門下沉剛度分析摘要：

四門兩蓋是乘用車的重要組成片面，車門作為重要構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)具備足夠的剛度強度和抗振性能，本文利用LS-DYNA隱式算法對其舉行有限元仿真分析計算，為車門設(shè)計驗證供給穩(wěn)當(dāng)?shù)睦碚撘罁?jù)。

1引言車門是車身的重要組成片面，當(dāng)車門剛度缺乏，輕易造成車門開啟困難、密封不好、漏風(fēng)滲雨等問題，從而導(dǎo)致車門產(chǎn)生噪聲和振動，大大降低乘坐舒適性，使得人員體驗度下降，降低產(chǎn)品質(zhì)量。因此，對車門舉行下沉剛度分析很有必要，有限元分析是驗證車門剛度的重要手段。

Hyperworks是汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用的前后處理軟件，其與多個求解器軟件有很好的接口，譬如Abaqus、LS-DYNA、Nastran、Ansys、Optistruct等，汽車行業(yè)一般用Hypermesh為其他求解器搭建有限元模型。LS-DYNA能夠模擬真實世界的各種繁雜問題，分外適合求解三維非線性布局的碰撞、金屬成型等非線性動力學(xué)沖擊問題，以Lagrange算法為主，兼有ALE和Euler算法，以顯式算法為主并有隱式算法，是通用的布局非線性有限元分析程序。本文利用Hyperworks軟件對車門建立有限元模型，在Hypermesh中搭建LS-DYNA求解器的CAE模型，在LS-DYNA中用隱式算法舉行求解，對設(shè)計車前車門舉行下沉分析，以了解其抗?fàn)幋瓜蜃冃蔚牟拍?，為布局設(shè)計供給參考依據(jù)。2某轎車前車門有限元模型針對某新型電動乘用車前車門下沉分析所用有限元模型，如圖1所示。有限元建模過程中，對模型舉行幾何清理和幾何簡化，對薄板舉行抽中面處理，鉸鏈留存實體，劃分實體單元，截取白車身片面，用鉸鏈與其連接，白車身和車門片面用點焊和二氧化碳養(yǎng)護(hù)焊連接，前擋風(fēng)玻璃和前車門玻璃用膠粘連接。網(wǎng)格采用四邊形、三角形和周圍體單元，用8mm大小劃分網(wǎng)格，三角形單元總數(shù)不超過5%，該有限元模型重量為25.6Kg，節(jié)點數(shù)量為264882，單元數(shù)量為255874。

3前車門材料屬性前車門所用材料屬性如表1所示。

4邊界條件4.1約束約束車身斷面處的平動自由度；

約束車身與底盤連接處的全部自由度；

約束鎖扣處的側(cè)向平動自由度；

考慮鉸鏈與側(cè)圍外板和車門內(nèi)板之間的接觸作用；

考慮側(cè)圍外板和車門內(nèi)板與各自加強板之間的接觸作用。

4.2載荷工況Step1：施加車門總成自身重力；

Step2：保持車門自身重力，在門鎖處施加沿Z軸負(fù)向的載荷1000N；

Step3：保持車門自身重力，移除外載。其約束和載荷工況如圖2所示。5計算結(jié)果與分析5.1工況一車門在自重工況下的位移云圖如圖3所示，從圖中可以看出車門在自重下的最大變形量為1.78mm，發(fā)生在車門右上角。車門在自重工況下兩鉸鏈處的應(yīng)力云圖如圖4所示，從圖中可以看出下鉸鏈處所受應(yīng)力較大，最大應(yīng)力值為255MPa。

5.2工況二車門在保持車門自身重力，在門鎖處施加沿Z軸負(fù)向的載荷1000N工況下的位移云圖如圖5所示，從圖中可以看出車門在自重下的最大變形量為9.83mm，發(fā)生在車門右上角。

車門在保持車門自身重力，在門鎖處施加沿Z軸負(fù)向的載荷1000N工況下兩鉸鏈處的應(yīng)力云圖如圖6所示，從圖中可以看出上下鉸鏈處所受應(yīng)力相差不大，最大應(yīng)力值為386MPa。

5.3工況三車門在保持車門自身重力，移除外載工況下的位移云圖如圖7所示，從圖中可以看出車門在自重下的最大變形量為3.07mm，發(fā)生在車門右上角。車門在保持車門自身重力，移除外載工況下兩鉸鏈處的應(yīng)力云圖如圖8所示，從圖中可以看出下鉸鏈處所受應(yīng)力較大，最大應(yīng)力值為278MPa。

6結(jié)論通過對車門在三種不同工況下舉行有限元分析，可以得出門鎖處的垂向位移變形圖，如圖9所示。在車門下沉分析過程中，主要評判指標(biāo)是門鎖處的垂向位移是否小于目標(biāo)值，從表2可明顯看出，在自重下，門鎖處垂向位移為1.27mm，