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汽车行李防护CAE仿真分析及优化The Luggage Retention Analysis and Optimizeof Auto by CAE王圣波李路才（一汽海马汽车有限公司、海口、570216）摘要：本文根据汽车研发的需要，利用HyperWorks平台搭建FE模型求解相结合的有限元仿真技术，对一汽海马某款汽车行李箱防护进行仿真计算。
根据撞击结果对防护装置的变形情况和关键部件的应力应变等细节进行分析，判断是否对乘员造成伤害。
提出优化方案，并通过仿真结果，满足法规要求。
为整个研发过程节省了大量的试验费用，缩短研发周期。
关键字：HyperWorks、有限元仿真、行李防护装置、优化Abstract：In this paper, according to the needs of vehicle development, is about a simulation analysis of the auto luggage retention. According to the results of luggage retention parts impact process and judge if existent of harm to passenger. Propose optimum proposals and checking the optimum proposals get through simulation by the result reach the rule.Key words：HyperWorks，FE simulation，Luggage retention，Optimize1前言在现在汽车研发制造中，车身结构的被动碰撞安全性能一直是一个研究的重点。
车身结构抗撞性研究主要注重于研究汽车车身结构对碰撞能量的吸收特性，寻求改善车身结构抗撞性的方法。
在保护成员空间的前提下，最大限度提高车身变形吸收的碰撞能力，从而降低传递给车内乘员的碰撞能量到最小。
汽车行李箱盖产品结构优化设计分析发表时间：2019-09-19T14:27:52.233Z 来源：《建筑细部》2019年第4期作者：罗林[导读] 在汽车行业当中，汽车行李箱盖的开启方式和驱动点的改变会使电动开启的用力过大，所以在汽车行李箱盖开发过程中，要将开启施力值减少到合理的范围，满足行李箱盖电动化的需求，本文就主要对汽车行李箱盖产品结构优化设计进行了分析。
罗林四维尔丸井（广州）汽车零部件有限公司 510530摘要：在汽车行业当中，汽车行李箱盖的开启方式和驱动点的改变会使电动开启的用力过大，所以在汽车行李箱盖开发过程中，要将开启施力值减少到合理的范围，满足行李箱盖电动化的需求，本文就主要对汽车行李箱盖产品结构优化设计进行了分析。
关键词：汽车行李箱盖；产品结构；优化分析目前汽车行李箱盖产品主要是基于纯手动的开关来设计后备箱盖的，要对汽车行李箱盖产品结构进行优化和设计，主要目的就是设计手动开启处的用力较小，而电动开启行李箱盖则是从支撑端施力，驱动行李箱盖整体开启和关闭，所以电动开启行李箱盖的过程相对于手动来说是一个较费力的过程，因此在汽车行李箱盖电动开发过程中要在不影响行李箱位置关系和运动关系的同时，对行李箱盖产品结构进行优化，设计如何增加电驱动端力臂长度，减少阻力。
一、压力边和拉延力的计算1、压边力的选择冲压形成过程中的重要工艺参数之一就是压力边，压力边的选择是否合理影响着该过程是否可能出现缺陷。
首先压边力是能够增强板料拉应力，控制板料的流动，如果压边力不足，将会引起板料的破裂和起皱，通常情况下，当压力边增大时，成形力也会随之增大，并且在一定范围内一直，会对板料的起皱有一定的抑制作用，减少拉力不足的情况，但是如果拉应力过大，则会明显增加板料拉裂的趋势，导致板料产生破裂，过大的压力便会加快模具的损耗，减少模具使用寿命，过小压边力，会导致板料流动不足，形成拉裂或起皱的现象。
所以压边力的选取会受到很多因素的影响，其中拉延件的结构形状，对压边力的选择起着决定性的作用，板料的性能、模具的结构压边力的选择，所以需要通过一些模拟仿真实验，通过一些精细的计算来选取合适的压边力。
乘用车行李箱盖结构分析流程自动化李洪涛史建鹏东风汽车公司技术中心武汉430056摘要：本文利用HyperWorks二次开发接口，采用TCL语言开发了乘用车行李箱盖结构分析流程自动化，规范了乘用车行李箱盖CAE操作，显著提高了工作效率。
通过对比行李箱盖手工操作分析与流程自动化分析验证了二次开发的可靠性。
开发过程具有通用性与推广性。
关键词：HyperWorks二次开发TCL脚本语言乘用车行李箱盖1. 引言汽车CAE仿真是一个庞大的系统，分析工况种类繁多，边界条件复杂多变。
建模、仿真及后处理过程中若采用手工操作不但费时费神而且易出错，这给分析工程师们带来诸多不便，不能够把更多的精力投入到研发当中。
分析工程师们希望能够把分析流程进行自动化，规范化以提高分析效率。
Altair HyperWorks软件提供了丰富的二次开发接口，涉及到前、后处理各个方面，为用户进行自主开发从而实现流程自动化带来了极大的方便。
本文开发了乘用车行李箱盖结构分析流程自动化，开发过程具有通用性，可以推广到其他方面的应用。
2. 流程自动化开发过程HyperWorks二次开发是采用TCL脚本语言结合HyperWorks软件特有的命令语言进行编程来实现流程自动化。
TCL语言是一种比C/C++语言有着更高抽象层次的解释执行脚本语言，其简明，高效，可移植性好。
TCL几乎在所有的平台上都可以解释运行，功能强大。
特别是在信息产业、自动控制、机械电子等领域应用广泛。
TCL目前已成为自动测试中事实上的标准。
HyperWorks中的HyperMesh软件及HyperView软件自带有对象创建、查询、修改等命令，及图形界面工具包可以方便快捷的建立图形界面，这些都给流程自动化开发节省了大量时间。
2.1前处理流程自动化前处理流程自动化有两种途径一种是使用HyperMesh软件的宏(macro)功能结合HTML 语言及TK语言建立流程自动化，另外一种途径是使用HyperWork中的Process Studio建立流程自动化模板然后采用Process Manager加挂到HyperMesh软件菜单中。
轿车行李箱盖铰链受力分析及在设计中的应用行李箱平衡铰链，是指使用弹性元件，可以在行李箱盖开启和关闭时平衡盖重力的铰链结构，因为平衡铰链结构简单、有足够强度和可靠耐久等优点，大部分车型特别是中低档车型，基本上采用这种结构的铰链，其弹性元件采用扭杆。
在行李箱盖使用过程中，一般要求启动开启装置后，能自动弹开一定高度，介在半开（一定的打开角度）状态下要保持静止不动以防落下伤人，同时在最在打开位置时有足够的保持力，以防风力作用下自行落下关闭。
一、轿车行李箱盖平衡铰链的受力分析1、铰链情况介绍:行李箱盖平衡铰链简图如图1所示，图2为左侧铰链的侧视图。
图1 行李箱铰链简图（只装一边扭杆）图2 左侧铰链的左侧视图从图2可以看出，扭杆的运动受铰链支架和联杆的约束，只能绕安装口旋转。
因此，支架、铰链、联杆、扭杆构成了四连杆机构，其中铰链支架为固定杆，其它均可以活动。
图2只为铰链的侧视图，实际零件并不在一个平面内。
但是，把各零件投影到同一个平面内，并不影响受力分析，所以可以把铰链的四连机构看作一个平面四连杆机构来分析。
此平面四连杆机构的受力如图3所示：图3：铰链平面四连杆机构的受力图（数据为设定的）图3中，AD表示铰链支架，AB为扭杆，BC为联杆，CD为铰链，其长度如图所示，而四连杆的之间角度φ1、φ2、φ3和φ4的初始值（即行李箱盖铰链全关时的角度）也已经在图3中表示。
另外，把扭杆的扭矩记为M T，而铰链所受的重力（包含行李箱盖和铰链本身）记为G，但是在分析中，把G换为重力对D点的力矩可能更为方便，因此铰链CD就受到重力矩M G的作用。
显然，M T和M G都为变量，随行李箱铰链的开启角度变化而改变。
2、杆的受力分析：存在摩擦力作用时，BC杆不能视作为一根二力杆，在行李盖向上运动时，BC杆的受力如图4所示。
其中摩擦力作用的效果是一个摩擦力隅。
另外，如果把图4中的摩擦力隅M B和M C定义为正负值，则图4可以用于行李箱盖打开和关闭时的受力。
某SUV行李箱冲击试验仿真分析及结构优化张恒山;王丽雪【摘要】某SUV车型为满足国家强制法规GB 15083—2006中"关于防止移动行李对乘员伤害的特殊规定"的要求,采用有限元分析法进行了行李箱冲击试验仿真分析,发现后排座椅靠背骨架及其在车身上连接点的强度存在不足之处.依据仿真分析结果,通过对座椅靠背锁钩及其周边结构、座椅转轴支架及其周边结构以及座椅靠背骨架进行加强,提高了后排座椅抗冲击的性能,并对优化方案进行了实车验证,最终使该车型满足了强制法规的要求.验证了有限元分析在车身开发中的有效作用,对后续座椅及其连接结构的设计具有一定的参考意义.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】7页(P22-27,30)【关键词】SUV;行李箱冲击试验;后排座椅;仿真分析;结构优化【作者】张恒山;王丽雪【作者单位】同济大学;中国第一汽车集团有限公司研发总院;中国第一汽车集团有限公司研发总院【正文语种】中文随着我国汽车工业的迅猛发展，道路上的汽车越来越多，交通事故造成了大量的人员伤亡及财产损失，因此汽车碰撞安全问题越来越引起人们的关注。
在汽车碰撞事故以及急减速的过程中，行李箱中的行李由于惯性的原因会对后排座椅产生巨大的冲击，如果后排座椅骨架或固定点强度不足，行李移动的冲击力会给后排乘员带来严重伤害，因此，国家制定了强制性标准。
GB 15083—2006《汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法》对后排座椅安全性能提出了明确的要求，用来防止行李移动危及后排乘员的生命安全[1]。
文章通过对某SUV进行了行李箱冲击仿真分析，针对分析中出现的问题提出了多个方案进行对比，并对最优方案进行了实车验证，最终使该车型满足了法规要求。
1 行李箱冲击试验要求根据GB 15083—2006中关于防止移动行李对乘员伤害的特殊规定，M1类车型需根据附录F进行行李箱冲击试验：将车体牢固地固定在试验台车上（将车体装在台车上的连接方式不应对座椅靠背有所加强）；座椅后方200 mm处放置2个试验样块，各试验样块内侧边缘距汽车纵向中心面25 mm，以使2个试验样块之间有50 mm的距离（如图1所示）；其中，试验样块尺寸为：300 mm×300 mm×300 mm；一切边棱倒圆角均为20 mm；质量为18 kg。
汽车行李箱刚度分析
作者：杜登惠黄庆
摘要：本文通过MSC Nastran求解计算对汽车行李箱盖的刚度进行评估，通过对计算结果的分析，对行李箱盖的力学本质有了许多新的发现，根据这些新的发现，提出相应的改进方案，排解了设计工程师苦于难以提高行李箱刚度的困扰。
1 背景
近年来，随着汽车改型换代加快，汽车行李箱盖成为频繁更改且更改较大的部件之一。
为了在很短的时间里设计出刚度很好的行李箱，需要在开发阶段用MSC Nastran软件对其刚度进行评估，对不满足刚度要求的结构提出有效的改进方案，得到设计工程师的认可后再进行验算，有力地支持设计工程师的设计工作，缩短了产品开发时间，保证项目顺利进行。
本文通过对某车型的行李箱盖进行各种刚度计算，来分析不同的改进方案对每种刚度的影响，从而进一步找到行李箱盖的一些力学现象和大幅度提高刚度的设计方向，有效支持设计工程师的设计工作。
行李箱盖主要由外板、内板、铰链、铰链加强板，锁加强板组成，外板和内板在外周包边，中间有胶连接，如图1所示。
图1 某汽车的行李箱盖
为了保证行李箱盖在制造、运输、使用过程中不会有太大的变形和损坏，行李箱盖的设计需要满足一定的刚度值，主要刚度有：侧向刚度，扭转刚度，前端局部刚度，过开刚度，尾部纵向刚度，尾部切向刚度，等等。
2 有限元模型的建立
2.1 网格划分及连接
采用边长为10mm的壳单元进行网格划分。
铰链与内板及加强板处的螺栓连接孔要有两圈washer。
内外板之间的包边共节点，内外板之间的胶连接用一定刚度的弹簧连接。
行李箱盖的有限模型如图2所示，节点数大约2万。
图2 行李箱盖的有限元模型
2.2 材料
计算中所使用的材料参数如下：
所有零件材料均用上述参数。
3 分析与结果
对现有设计进行侧向刚度、扭转刚度、前端局部刚度、过开刚度、尾部纵向刚度和尾部切向刚度分析，得出每个刚度的位移，求出刚度值，并对主要工况的应变能图仔细研究。
图3、图4、图5分别为过开刚度、扭转刚度、侧向刚度的应变能图。
通过对计算结果研究，发现铰链及铰链的布置、铰链加强板的设计和行李箱盖水平面与垂直面相接处的设计对刚度影响很大，下面就这几个方面分别分析。
(1)铰链的截面比厚度性价比更高，即增加截面可以在增加较小的质量（质量在某种意义上就代表cost）上获得较好的刚度。
在原始设计的基础上，将铰链的截面从20mm×20mm变为22mm×22mm，将厚度从2.0mm 变为1.6mm，如图6所示。
结果是：铰链的质量下降了8.9%；侧向刚度上升了5.1%；扭转刚度上升了0.3%；过开刚度上升了2.3%。
(2)铰链与内板及加强板的连接孔间距增加可以提高刚度。
在原始设计的基础上，将铰链与内板及加强板的连接孔间距从60mm增加到70mm，如图
7所示。
结果是：前端局部刚度增加了10.8%；尾部纵向刚度增加了2.1%；扭转刚度增加了1.7%；过开刚度增加了1.5%。
(3)侧向刚度计算的加载点和铰链在车身上的安装点比较，Z向的位置对侧向刚度影响很大。
在原始设计的基础上，将计算侧向刚度的加载点Z向抬高30mm，如图8所示。
结果是：侧向刚度提高了27%。
(4)铰链加强板的设计对刚度影响很大。
(a)在原始设计的基础上，将铰链加强板的靠前的加强筋的高度从2mm变为5mm，将加强筋延伸靠近螺栓连接孔，见图9。
结果是：侧向刚度增加了3.4%；扭转刚度增加了10.3%；过开刚度增加了2.8%。
(b)在原始设计的基础上，将铰链加强板的一部分材料去掉，见图10。
结果是：侧向刚度下降了8%;扭转刚度下降了36.3%；过开刚度下降了50.0%。
(5)行李箱盖水平面与垂直面相接处的设计对刚度影响很大。
在原始设计的基础上，将靠两边的行李箱盖水平面与垂直面相接处的过渡改缓，即圆角半径变大，最高处相差8mm，如图11所示。
图11 行李箱盖水平面与垂直面相接处的设计更改
结果是：
侧向刚度增加了3.7%；
尾部纵向刚度增加了11.3%；
扭转刚度增加了9.5%；
过开刚度增加了10.1%。
4 结论
利用MSC Nastran软件计算可以为设计提高汽车行李箱的刚度提供方向性指导，并且在产品开发阶段取得了很好的成效。
(1)铰链的截面做得大一点，为了不增加质量，可以将厚度减小，结果对提高侧向刚度、扭转刚度、过开刚度都有好处；
(2)将铰链与内板及加强板的靠前的连接孔向前移，则行李箱盖的前端局部刚度会提高很多；
(3)将铰链加强板在Y向做宽，焊点尽量布置远，对行李箱盖的扭转刚度非常有利；
(4)将铰链加强板上的加强筋做强，且靠近螺栓连接孔．对行李箱盖的扭转刚度非常有利；
(5)如果铰链在车身的安装点与侧向刚度加载点的z向距离减小点，则对李箱盖的侧向刚度提高很大；
(6)行李箱盖水平面与垂直面靠两边相接处设计得过渡平缓一点，使得此处的结构厚实一些，对提高行李箱盖的侧向刚度、尾部纵向刚度、扭转刚度、过开刚度都非常有利。
