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车门屈曲抗凹性能提升方法研究陈健;刘俊红【摘要】文章以ABAQUS分析软件为工作平台,采用结构非线性屈曲分析方法,对车门的屈曲抗凹性能进行了深入研究,以计算获得的最大位移、残余位移以及塑性应变为考察对象,重点研究了外板厚度、外板材料、增强垫及增强支架对车门屈曲抗凹性能的影响,并得出有效结论.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】3页(P4-6)【关键词】车门;屈曲抗凹;性能提升;ABAQUS【作者】陈健;刘俊红【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,安徽合肥 230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U463.82强度、刚度和稳定性是保证部件正常工作的三个基本要求。
汽车车门是车身主要的覆盖件，它具有尺寸大和曲率大的特点，当外载荷达到一定程度时，车门很容易产生凹陷，甚至发生永久变形。
这不仅影响汽车的美观，甚至影响汽车的使用性能。
因此，汽车车门外板抵抗局部小范围变形的能力成为反映其使用性能的重要内容之一。
在现代汽车设计中，车门的屈曲抗凹性能越来越受到重视。
对车门刚度和稳定性进行评估，使用静态分析方法和特征值屈曲分析法确定可能发生屈曲的部位，并对这些薄弱部位进行加载和卸载，根据分析结果与目标值的对比来评价车门的屈曲抗凹性能。
本文将以某轿车后车门为例，分别从后门外板厚度、外板材料、增强垫和增强支架四个方面，充分考察其对最大位移、残余位移及塑性应变等屈曲抗凹性能指标的影响。
车门屈曲抗凹分析是典型的结构非线性分析。
结构非线性问题可以分三种类型：材料非线性、几何非线性、边界条件非线性。
材料非线性即材料的应力应变关系为非线性，几何非线性即位移的大小对结构的响应发生影响，包括大位移、大转动、初始应力、几何刚性化和突然翻转等问题，边界条件非线性，即边界条件在分析过程中发生变化。
接触问题就是一种典型的边界条件非线性问题。
车门抗凹陷性能分析研究车门作为汽车的一个核心部件，其使用寿命和安全性能对乘客的安全保障起着至关重要的作用。
在日常使用中，车门可能会发生碰撞、撞击、压陷等力量作用，因此车门的抗凹陷性能尤其需要考虑。
本文通过对车门材料、结构、制造工艺等方面进行分析，探讨车门抗凹陷性能的研究。
一、车门材料车门经常处于受力的状态，所以材料的抗力能力是影响抗凹陷性能的重要因素。
汽车厂商通常用钢铁、铝合金、碳纤维等材料制造车门。
钢铁是价格低廉且强度高的材料，车门采用钢铁材料可以保证车门有较好的耐撞击、压陷能力。
而铝合金材料相对比较轻，对于符合工业化生产，车门重量较轻。
碳纤维是一种最轻的材料，抗拉强度和弹性模量较高，但价格相对较高。
二、车门结构车门结构的合理设计可以提高车门的抗凹陷性能。
在车门的设计中，应考虑选择强度优异的材料、增加车门的梁柱和加强型材的焊接强度等措施来提高车门的抗凹陷能力。
例如，增加车门框和钢板壳体的厚度，可以显著提高车门的抗弯曲和抗压缩能力。
车门参与颜色的设计还需要考虑多种力的耐受能力。
三、制造工艺车门的制造工艺对车门的抗凹性能也有重要影响。
对于钢铁车门来讲，它的生产过程主要是冲压、焊接、烘干等环节。
冲压工艺的技术要求较高，可以保证材料的准确性和一致性；焊接工艺的完善程度直接决定了结构强度的优劣，厚度不同的材料焊接时会产生变形问题，因此制造商应该严格把关车门的焊接工艺。
此外，烘干环节也非常关键，它可以在车门表面进行烤漆和漆前处理，增加车门的美观度和抗腐蚀性，从而提高抗凹陷性能。
综上所述，车门抗凹陷性能要考虑材料、结构、制造工艺等多个方面的因素。
在实际生产中，汽车制造商应该根据车门的使用环境和用户的需求，采取合理的设计、材料选择和制造工艺来提高车门的抗凹陷性能，确保乘客的出行安全。
四、测试方法车门抗凹陷性能的测试通常采用静态压力测试和动态碰撞测试。
静态压力测试可以直接测量材料的抗压强度，以及材料是否存在严重的变形和破裂。
基于ABAQUS的某款SUV后背门抗凹性能分析谢有浩;尹广;王小睿;张立祥【摘要】运用Hypermesh和ABAQUS等软件,对后背门内外板凹陷过程进行了模拟.采用数值模拟的方法分析其抗凹性,并使用此方法来验证优化方案的可行性.研究结果表明,有限元方法可以较好地预测和评估后背门的抗凹性能,为后背门的优化设计和材料选取提供理论指导和数据依据.【期刊名称】《滁州学院学报》【年(卷),期】2018(020)002【总页数】3页(P24-26)【关键词】抗凹性;ABAQUS;后背门【作者】谢有浩;尹广;王小睿;张立祥【作者单位】安徽理工大学机械工程学院安徽滁州239000;安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001;安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001;安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】U466;TQ320.66在节能减排的背景下，车身轻量化设计是产品研发过程中面临的重要课题之一，强度和刚度等性能的仿真分析计算更为必不可少。
近年来，SUV车型在乘用车产销总量中的占比逐年提高，因SUV的白车身和车门结构与传统轿车存在较大的差异，车门的性能分析和结构优化显得更为重要。
车门是汽车车身零部件中重要的开闭件，不仅能够起到对外隔音隔热的作用，还可以起到缓冲外界冲击力的作用，从而有效地保障驾乘人员的乘坐舒适性和安全性[1]。
SUV后背门相对于其他车门是曲面最多、结构最复杂、尺寸最大的车门分总成系统，其结构设计的合理性对车身可靠性的影响至关重要[2]。
后背门的抗凹性能分析与前后门既有类似的地方，也有不同之处。
基于ABAQUS对某款SUV车型后背门为研究对象，建立抗凹性分析模型，从而对后背门抗凹性能进行分析研究和优化设计，使其抗凹性能满足法规和设计目标的要求。
1 抗凹性能分析方法和评价指标1.1 抗凹性能分析方法数值模拟法和实验法[3]是当前进行车身覆盖件抗凹性分析最常用的两种方法。
基于ABAQUS的汽车覆盖件抗凹性分析韦勇;裴磊;成艾国【摘要】抗凹性是反映汽车外覆盖件使用性能的重要指标之一.本文对抗凹性的理论及评价体系进行了研究,同时基于ABAQUS软件对某中高级轿车用后门进行抗凹性数值模拟分析,得到了后门的加载应力、应变曲线,进而对后门的抗凹性做出评价,对后门设计有理论指导意义.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2010(023)001【总页数】3页(P80-82)【关键词】抗凹性;覆盖件;有限元【作者】韦勇;裴磊;成艾国【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西,柳州,545007;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】U463.83车身覆盖件承受外部载荷作用时抵抗凹陷弯曲及局部凹痕变形、保持形状的能力称为抗凹性，它是评价和反映覆盖件表面质量和使用性能的一项重要指标和特性。
车身覆盖件尺寸大、带曲率、有一定的预变形，在使用过程中常常会受到外载荷的作用。
如人为的触摸按压，静载荷以及行进过程中的振动以及掉落的树枝，碎石冲击动载荷等。
这些载荷往往使覆盖件形状发生凹陷挠曲甚至产生局部永久凹痕[1]。
对汽车覆盖件抗凹性的研究是伴随着现代汽车工业的飞速发展而开展起来的。
前期的抗凹性评价大部分是基于试验完成的，随着有限元数值模拟技术在覆盖件抗凹性应用中的不断完善，通过数值模拟板材在静、动态凹陷情况下的抗凹性能，对预测和评价板材的抗凹性具有直接指导意义。
本文对汽车覆盖件的抗凹性评价体系进行分析，对有限元软件算法及理论进行介绍，并基于ABAQUS软件对某中高档轿车用后门抗凹性进行了数值分析，为其结构设计和材料选取提供理论依据。
试件受外部载荷作用，变形特征表现为弹性和塑性两类。
《防弹车门防弹性能有限元分析及其结构改进》篇一一、引言随着社会的进步和科技的发展，汽车安全问题逐渐成为人们关注的焦点。
其中，防弹车门的防弹性能尤为重要，因为它关系到车内人员的生命安全。
防弹车门的防弹性能不仅仅取决于其材料的选择，更与车门的结构设计密切相关。
本文旨在通过有限元分析方法，对防弹车门的防弹性能进行深入研究，并针对其结构提出改进措施，以提高其防弹性能。
二、防弹车门防弹性能有限元分析1. 有限元分析方法简介有限元分析是一种利用计算机进行数值模拟的方法，它可以将复杂的实际问题简化为适合计算的模型，并通过对模型的分析，得到问题的近似解。
在防弹车门防弹性能的分析中，有限元分析可以有效地模拟出车门的受力情况，从而为结构的改进提供依据。
2. 防弹车门有限元模型建立根据防弹车门的实际结构，建立有限元模型。
模型应包括车门的框架、玻璃、门板等部分，并考虑到材料的非线性、塑性变形等特性。
在模型中，应采用合适的单元类型和网格划分方法，以保证分析的准确性。
3. 防弹性能分析在有限元模型的基础上，对车门进行防弹性能分析。
通过模拟不同类型、不同速度的攻击，观察车门的变形、应力分布等情况，从而评估车门的防弹性能。
同时，还应考虑车门在不同环境条件下的性能表现，如温度、湿度等。
三、防弹车门结构改进措施1. 材料选择与优化材料的选择对防弹车门的防弹性能至关重要。
在保证强度和刚度的前提下，应优先选择轻质、高强度的材料。
同时，针对材料的疲劳性能、耐腐蚀性能等进行优化，以提高车门的整体性能。
2. 结构优化设计针对防弹车门的结构特点，进行优化设计。
可以通过增加加强筋、改变连接方式等方法，提高车门的局部强度和刚度。
此外，还应考虑车门的密封性能、隔音性能等，以提高车内的舒适性。
3. 智能防护系统集成将智能防护系统与防弹车门相结合，如智能感应、自动报警等功能。
当车门受到攻击时，智能系统能够及时感知并采取相应措施，提高车内的安全性。
四、结论通过对防弹车门进行有限元分析，可以深入了解其防弹性能及受力情况。
Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集基于 HyperWorks 的轿车车门外板抗凹性分析袁连太毛凌丽浙江吉利汽车研究院有限公司 -1-Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集基于 HyperWorks 的轿车车门外板抗凹性分析 HyperWorks Application in Outer Board Denting Analysis of The Door 袁连太毛凌丽 (浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部工程分析科摘要：本文主要阐述了如何应用HyperWorks 软件平台，对车门外板的抗凹性能进行分析验证。
在整个分析过程中使用HyperMesh平台进行前处理、利用AbaqusCommand 做求解、采用HyperView与HyperGraph平台进行后处理，介绍某车型车门外板的抗凹性能分析过程，以验证车门性能品质为目的，同时也体现了HyperWorks 软件平台在有限元分析方面的强大功能。
关键词： HyperMesh HyperView 车门Abstract Applying the theory of finite element analysis ，the paper focus on analyzing the intension of the steer-arm in the steer system and gets the stress draw of the steer-arm。
The analysis can improve the controlling flexible of the heavy off-road vehicle and is the optimize design basis of steer-arm。
Key words：HyperMesh HyperView door 1 概述车门外板尺寸较大、带曲率、有一定的预变形，在使用过程中常常会受到外载荷的作用，如人为的触摸按压、行进过程中碎石的冲击等等，这些载荷往往使覆盖件形状发生凹陷挠曲甚至产生局部永久凹痕，影响到整车的外观品质。
基于ABAQUS的重型商用车车门抗凹性能分析及优化
刘倩;邓超;聂成刚;艾亚红;鲁曦
【期刊名称】《重型汽车》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】本文基于ABAQUS软件对几种车门方案的抗凹能力进行非线性仿真分析,通过对比在车门外板上增加加强支架、增加阻尼胶片及两种方案组合的情况下车门总成的最大位移及残余变形,来考察几种方案对车门抗凹性的提升效果。
通过分析发现增加加强支架及阻尼胶片提高了车门外板的刚度,对提升车门的抗凹性均有较好的效果,而二者组合的方案则会取得更好的提升效果,组合方案能较大程度地提升车门抗凹性,且车门重量增加较少、成本增加较少、制造容易,具有很高的可行性。
【总页数】3页(P19-20)
【作者】刘倩;邓超;聂成刚;艾亚红;鲁曦
【作者单位】陕西重型汽车有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】F42
【相关文献】
1.基于ABAQUS的某款SUV后背门抗凹性能分析
2.基于ABAQUS的车门外板抗凹性能分析
3.基于Hypermesh的某轻卡车门抗凹刚度分析及形貌优化
4.皮卡车门外板抗凹性能分析
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基于数值模拟的车门抗凹性分析
陈学峰
北汽福田汽车股份有限公司工程研究院性能开发二部 北京 102206
摘要摘要：：通过数值模拟方法，对车门外板等相对尺寸较大的覆盖件进行抗凹性分析，对预测和评价用户使用过程中，在覆盖件受到可能的外载荷作用下的车辆外观品质具有重要意义。
本文基于hyperworks和abaqus软件，对某车门外板进行了抗凹性分析。
关键词
关键词：抗凹性；车门；数值模拟
Abstract:Benefiting from the application of numerical simulation method, it's of great significance to predicting and evaluating the quality of automotive appearance by analysing the dent resistance of auto-body panel.In this paper,based on the software of hyperworks and abaqus,the dent resistance of auto-door panel is analysed.
Key words;Dent resistance;Auto door;Numerical simulation
1 1 概述概述概述
车门外板尺寸相对比较大，带有曲率，有一定的预变形，在用户使用过程中常常会受到外载荷作用，如人为的触摸按压、行进过程中的振动以及碎石冲击等，这些载荷往往使车门外板发生凹陷挠曲，甚至产生局部的永久变形，这些将直接影响到车辆的外观品质。
此外，出于减重节能，节省成本的目的，更薄的高强度钢板在汽车钣金件中的应用越来越多，已成为一大趋势，在车门外板采用高强板后，会导致外板变软，从而引发板材局部刚度不足等一系列问题。
对于汽车外覆盖件在承受外部载荷作用下，抵抗凹陷屈曲和局部凹痕变形的能力称为抗凹性。
解决好覆盖件的抗凹性能，对提高整车综合性能非常重要，而对车门外板等覆盖件进行抗凹性数值模拟分析，对预测和评价板材的抗凹性具有重要意义。
抗凹性一般可从抗凹刚度、抗凹稳定性、残余变形三个方面来评价。
(1)抗凹刚度是指覆盖件抵抗凹陷挠曲的变形能力，在前期设计阶段可用以下方法来检验评估：(a）一定外载荷F 作用是产生的凹陷挠曲位移D 大小； (b)产生一定凹陷挠曲位移D 时的外载荷F 的大小；(c)外载荷作用时的“位移－载荷”曲线的斜率值；(2)当外载荷达到一定程度，载荷不变或是稍有变化时，抵抗弹性变形的能力突然丧失，发生失稳现象。
这种现象称为“油壶效应”（oil canning），表现为“大通过”和“急回转”现象，可由抗凹稳定性来评估；(3)残余变形是指在外载荷去除后，在样件上面留下永久凹痕变形，反映了抵抗凹陷的塑性变形能力。
2 2 抗凹性仿真分析抗凹性仿真分析抗凹性仿真分析
抗凹性分析一般涉及到了材料的非线性与边界非线性（接触）问题。
本文以HyperWorks 为前、后处理器，以Abaqus/standard 为求解器，对某车侧门进行静态凹痕变形过程的数值模拟分析，以检验车门材料及结构的合理性。
2.1 2.1 有限元模型建立有限元模型建立有限元模型建立
建立有限元模型时，车门外板、内板及其他附件均采用壳单元模拟。
基本单元尺寸10mm，
控制三角形单元所占的比例小于5%，单元翘曲小于10o ，对于涉及接触的关键区域进行局部细化网格，基本尺寸2.5mm，所涉及到加载用的刚性小球采用离散刚体进行模拟。
对于所用材料，车门外板材料采用弹塑性材料模拟，并根据材料的应力－应变关系详细定义材料应力－应变曲线，除此之外，对于车门其它件的材料，只将其设为线弹性材料。
分析中，采用单位制为:长度－mm、力－N、时间－s。
建立车门的有限元模型如下图所示：
图1-1 车门有限元模型
2.2 2.2 接触定义与边界条件的施加接触定义与边界条件的施加接触定义与边界条件的施加：：
分析时，是以一直径25mm 的刚性球对车门表面对关键区域加载，通过非线性分析，考察车门外板的抗凹性。
其中，对于关键点的选取，可通过两种方法确定：一是对车门进行模态计算，找出车门外板相对刚度较弱的若干个区域，进而在这些区域进行分析计算；二是在外板施加一均布载荷，从而计算得到位移变化较大得区域，以此作为加载区域。
本文通过第二种方法确定关键区域，图1显示车门外板相对薄弱的3个点。
在计算过程中，采用基于网格的接触单元来模拟接触，为满足主面（master surface）及从面（slave surface）定义的要求，选择刚性球球面作为主面，车门外板为从面来创建接触对，其中，主、从面法线方向须相对。
总的边界条件是，约束车门铰链处所有自由度，约束小球刚体关联点处除y 向平动以外的所用自由度，以消除刚体位移，此外为了使模型计算容易收敛，采用多步骤加载方法：
第一个分析步：在钢球刚体关联点施加一个很小的力（1N）或y 向强制位移（根据实际情况确定），使得接触平稳的建立起来。
本文采用施加1N 的力。
第二个分析步：在刚体关联点上施加真实载荷。
第三个分析步：卸载。
2.3 2.3 计算结果计算结果：
对于计算结果，本文通过考察关键区域处位移－载荷曲线、最大位移以及残余变形三个方面来评估车门抗凹性。
针对所选三个关键区域进行加载、卸载过程后，得到了这三个区域处的最大位移、残余变形以及位移－载荷曲线。
数据结果如表1所示，而图2－1～2－3显示了这三个关键区域的位移－载荷曲线，其中红色实线为加载曲线，蓝色虚线为卸载曲线。
表1 三个关键区域最大位移与残余变形
图2－1 点1处位位移－载荷曲线 图2－2点2处位移－载荷曲线 图2－3 点3处位移－载荷曲线 通过以上计算结果可以看出，在这三个点处，曲线加载到一定值时，并没有负刚度出现，即没有出现载荷下降、变形增加的现象，也就是说没有出现“油壶效应”现象，由此说明此车门结构的抗凹稳定性良好，满足要求；同时，在这三个点中，最薄弱的点2处最大位移6.26mm，残余变形0.14mm，均在允许范围之内。
综上所述，此车门抗凹性满足设计要求。
3 3 结语结语结语
本文通过数值模拟方法，基于hyperworks 和abaqus 软件，模拟了汽车车门外板静态凹痕变形过程，得到位移－载荷曲线，并对车门进行了抗凹性分析，数据表明此车门满足设计和使用要求。
汽车覆盖件及板材，包括车门、发动机罩盖板、行李仓盖等开闭件外板均可利用加载后得到的位移－载荷曲线来确定其抗凹性是否满足设计要求，之后可通过改变材料、增加料厚及添加加强件等方法更改结构不满足要求的地方，综合优化，以使其满足设计要求。
参考文献：
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[2] 王志亮，刘波，王淑英. 汽车大板件抗凹陷型分析方法研究[J]. 机械设计与制造，2008（4）：138-139.
[3] 张毅，李东升，周贤宾. 双曲扁壳覆盖件件静态抗凹性数值模拟研究[J].塑性工程学报，2003（6）：34－37.
[4] 石亦平，周玉蓉. ABAQUS有限元分析实例详解[M].北京：机械工业出版社，2006.6.
[5] HyperWorks Help
作者简介作者简介：：
陈学峰（1985.5－ ），毕业于长安大学，系2008届车辆工程专业本科毕业生，现供职于北汽福田汽车股份有限公司工程研究院性能开发二部，从事可靠性&耐久性CAE分析工作。
Email：chenxuefeng@ 本文属于汽车本文属于汽车、、交通运输专题类 加载区域
1 2 3 最大位移（mm）
5.924
6.256 4.529 残余变形（mm） 0.1 0.135 0.082。
