毕业设计（论文）文献综述 - 车门抗凹刚度分析

重庆理工大学毕业论文 文献综述页码居中，以阿拉伯数字顺序排序车门抗凹刚度分析摘要：介绍了汽车车门被动安全性研究的关键技术和有效方法的发展现状，并分析了在电脑模拟情况下，为汽车车门进行刚度计算和优化设计的可行性和研究意义。关键词：有限元，碰撞，仿真，结构优化，刚度，抗凹1.1 引言：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。重庆理工大学毕业论文 文献综述页码居中，以阿拉伯数字顺序排序汽车车门安全性研究是当前世界汽车被动安全研究的一个热点, 而汽车碰撞试验是汽车安全性研究中最准确可靠的方法,但此类试验是对试验车进行的破坏性试验,为检验一项设计目标往往需反复进行碰撞试验.由于碰撞过程复杂,试验费用高,设计与开发周期长,因此通过对汽车碰撞进行模拟计算来指导和部分取代试验工作,就成为汽车安全性研究的一种趋势.在汽车侧面碰撞计算机仿真技术研究方面,国外已经做了不少研究工作.在国内,目前还没有颁布汽车侧面碰撞的强制性法规,对汽车侧面碰撞安全性的研究才刚刚起步.关于汽车被动安全性的研究早在五六十年代便已系统展开 ,相应的汽车安全法规和标准也在相继地推行和更新 ,汽车安全性 已成为衡量 汽车性能的重要指标.我国近年来在参照 国外法规和标准的基础上 ,也相继制订 了一些汽车安全性的强制标准.国内关于汽车碰撞安全性的研究也 已开始展开.汽车侧面是汽车整体结构中的薄弱环节 ,所以侧面碰撞安全性是 汽车被动安全性研究的一个重要方面.我国关于汽车侧面安全性方面的强制性标准最近也已开始实施.在国内开展关于汽车侧面碰撞安全性的研究,就已很为迫切1.2 国内外研究现状1.2.1 车门有限元模型的研究与发展对汽车车门进行有限元分析成为现在实验室的主流，在湖北汽车工业学院的邓召文 【1】 等人试验中，车门部件主要由薄壁金属件构成, 其碰撞模拟分析中最常用的结构单元为壳单元, 少量用到梁单元和体单元。重庆理工大学毕业论文 文献综述页码居中，以阿拉伯数字顺序排序刘吉明 【2】 等人将车门 CAD 模型导入 HyperMesh 中进行网格划分. 有限元分析对模型的要求和 CAD 模型不同. CAD 模型需要精确的几何表述,包含有很多的几何细节特征, 如圆角、 小孔等. 而这些细节在有限元分析时, 需要用很小的单元才能精确描述, 这将导致求解时间过长. 因此, 在有限元分析时, 需要简化掉一些细节信息,以便于网格划分和计算分析。此外, CAD 模型导入 HyperMesh 后, 产生了一些几何信息错误,如导入的曲面存在一些缝隙、重叠、边界错位等缺陷,直接进行网格划分会导致网格质量低下,影响求解精度。Jian-cai Zhao【3】 等人的一项研究结果显示，克服阻力的密闭，占绝大部分的门的关闭力，密闭阻力中有包含大约 35%到 50%的力，是用来关闭前门的。1.2.2 车门抗凹性仿真分析的研究现状在计算机和计算机技术飞速发展并广泛应用的今天, 采用近似的数值解已成为较为现实又非常有效的选择。陈国华 【4】 的实验证明,在众多近似分析方法中,有限单元法是运用最为成功、 最为有效的数值计算方法。有限单元法最先应用于航空工程, 现已迅速推广到机械与汽车、 造船、 建筑等各种工程技术领域,并从固体力学领域拓展到流体、 电磁声、振动等各学科,几乎在所有工程问题上得到发展和应用。有限单元法己成为一个基础稳固并为大家所接受的工程分析工具。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。陈雪峰 【5】 以 HyperWorks 为前、后处理器，以 Abaqus 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。对于轿车而言,侧面是车体中强度较薄弱的部位。在王晓峰和重庆理工大学毕业论文 文献综述页码居中，以阿拉伯数字顺序排序张通 【6】 的实验中，碰撞发生时, 车内乘员同撞击物之间仅隔着车门和20 30 cm 的空间。由于没有足够的空间来吸收碰撞能量, 对乘员可能造成很大的伤害。 国内对于侧面碰撞安全性研究的时间不长, 侧面碰撞法规也颁布不久。因此, 研究汽车侧面碰撞安全是很有必要的。D. C. Seksaria【7】 .等人对汽车侧面碰撞安全性研究是当前世界汽车被动安全研究的一个热点, 而汽车碰撞试验是汽车安全性研究中最准确可靠的方法,但此类试验是对试验车进行的破坏性试验,为检验一项设计目标往往需反复进行碰撞试验。陈晓东 【8】 等人的试验中由于碰撞过程复杂, 试验费用高,设计与开发周期长,因此通过对汽车车门进行模拟计算来指导和部分取代试验工作, 就成为汽车安全性研究的一种趋势。1.2.3 碰撞计算结果的研究近年来, 侧面碰撞已成为欧美各国汽车安全研究的重心,并将侧面碰撞纳入到了新车评价试验体系。肖杰 【9】 等人为了对有限元分析结果进行检验 ,在上海大众轿车生产现场利用三坐标测量,按照实验要求对10 组 Santana 型轿车左后车门在密封条装配前后分别进行了测量，由于密封条材质的刚度要远远小于车门的刚度,密封条的作用仅对车门变形数值有影响而不会改变其分布规律 ,因此无碍于对车门刚度的正确把握。为了保证加载刚体与车门外板之间及车门外板与车门内板之间在动态接触时不产生 “穿透” , 张觉慧 【10】 等人在分析中采用主从面算法来进行接触界面的搜寻。分别得出模态分析，车门下沉，车门扭转刚度，车门静压强度，来自合肥工业大学的朱江森 【11】 等人通过实验得出这些碰撞结果，判断车门是否合格。重庆理工大学毕业论文 文献综述页码居中，以阿拉伯数字顺序排序1.2.4 车门抗凹性优化设计的研究现状在条件允许的情况下，应对车门进行优化。徐涛 【12】 等人利用均匀试验设计方法均匀分布样本点随后基于多项式响应面方法分别建立了车门结构个关键吸能部件的质量吸能值最大碰撞力的近似模型最后应用粒子群算法对近似模型进行优化设计在合理控制最大碰撞力和质量的前提下得到了较优的板厚尺寸同时保证了整体结构吸能值的最大提升。对于正面或追尾碰撞, 车身都被设计了很大的缓冲空间,而车身的侧面却为侧面碰撞提供了很小的缓冲空间,这给提高轿车抗侧面碰撞能力增加了难度。葛如海 【13】 等人的试验中为了研究车门的侧面安全性改善措施, 尽可能地减少侧面碰撞过程中车门的陷入量。对扭转刚度的改进原则是不改变其结构的前提下满足刚度的, 游国忠 【 14】 等人故提出 2 种方案: 方案 1 为通过增加窗框厚度提高刚度; 方案 2 为通过设置加强板来提高窗框刚度。朱江森 【15】 等人在车辆轻量化的两个方法是结构轻量化和材料轻量化拼焊板能减少零件的数量同时，可以用高性能材料进行局部加强，从而确保在整体性能不下降的前提下实现轻量化。1.3 本课题的目的和意义综上所述，运用有限元方法为车门进行计算优化，为车门的检测提供了依据，.同时也为车门刚度的进一步完善设计和轿车装配质量的进一步提高提供了一种新方向。车门结构的静态强度和刚度的计算与分析, 在车门结构设计过程中起着非常重要的作用。安全可靠,具有足够的刚度, 不易变形下沉,行车时不振响, 是车门结构设计需要考虑的关键环节。通过对车门结构的静态强度和刚度的计算与分析,对车门结构设计来说,具重庆理工大学毕业论文 文献综述页码居中，以阿拉伯数字顺序排序有一定的参考价值。参考文献1 邓召温，高伟,熊剑 Turus 轿车车门侧面碰撞有限元分析 重庆交通大学学报 2010，29（25）：809-8102刘吉明,雷刚,廖林清,陈琪,张攀,鲍春燕 车门静态刚度的有限元分析 重庆工学院学报 2008,22（9）：26-273Jian-cai Zhao, Chi-xing Zhou and Xun-sheng Zhu Analysis of the Influence of the Seal Structure n Door Closing Force for SANTANA 2004,1（1438）：14陈国华 基于有限元的汽车车门静态强度刚度计算与分析 机械制造与研究 2006：21-225陈雪峰 基于数值模拟的车门抗凹性分析中国 CAE 工程分析技术年会论文集 2006：2586王晓峰 张通 轿车车门侧面碰撞安全性结构改进 实验测量 2008,2:28-297D. C. Seksaria, J. R. Brockenbrough, L. E. Forsythe On Automotive Body Closure Panel Dent Resistance 2003，1（28）：3-58游国忠 陈晓东 程勇 朱西产 苏清祖 汽车侧面碰撞有限元仿真建模 江苏大学学报 2005,26（6）：484-4869肖杰 万德安 刘晓东 高菊珍 轿车后车门刚度的有限元分析与测量 同济大学学报 1999,27（5）：626-627重庆理工大学毕业论文 文献综述页码居中，以阿拉伯数字顺序排序10张觉慧 谭敦松 高卫民 黄锡朋 汽车碰撞的有限元法及车门的抗撞性研究 同济大学学报 1997,25（4）：452-45411解跃青 雷雨成 汽车前车门结构性能的计算机辅助分析与研究 机械强度 2002，24（4）：540-54212徐涛 郝亮 徐天爽 左文