Abaqus 在汽车发动机罩铰链强度分析中的应用,长城汽车股

1、论文所属行业:汽车Abaqus在汽车发动机罩铰链强度分析中的应用梁艮文,盛守增,王俊长城汽车股份有限公司技术中心,河北省汽车工程技术研究中心,河北省保定市071000摘要:文章采用Abaqus软件非常强大的非线性有限元知识对汽车发动机罩铰链进行强度分析,分析结果为发动机罩铰链结构设计提供参考。关键词:发动机罩;铰链;强度Abaqus Application To Strength AnalysisFor Automotive Bonnet HingeLIANG Genwen, SHENG Shouzeng, WANG JunR&D Center of Great Wall Motor

2、Company, The Automobile Engineering Technology & Research Center ofHebei Province, Bao Ding, 071000, hebei, chinaAbstract: The article is strength analysis for automotive bonnet hinge introducing Abaqus software powerful nonlinearity finity knowledge, the analysis results provide a reference for

3、 the bonnet hinge design. Key words: bonnet; hinge; strength0 引言随着人民生活水平的不断提高,汽车作为一种方便、舒适的交通工具得到越来越多的消费者青睐。由于交通事故的频繁发生,消费者在购车过程中更加重视汽车的安全性及可靠性。发动机罩的主要作用是方便机舱内各零部件的维修保养,保护机舱内各零部件,隔离噪声,保护行人。发动机罩铰链用来固定和旋转发动机罩,它的强度对发动机罩发挥其作用有着非常重要的意义。发动机罩铰链的设计必须考虑结构的强度和所选用材料的性能,利用Abaqus软件可以快速的对设计方案进行校核,使设计方案满足强度要求。1 材料非

4、线性大多数金属在低应变值时都具有良好的线性应力/应变关系,但是在高应变时材料发生屈服,此时,材料的响应成为了非线性和不可恢复的。因此,为了更加真实的反映零部件结构的强度性能,在进行强度分析过程中,必须考虑材料的非线性。2 边界非线性如果边界条件在分析过程中发生变化,就会产生边界非线性问题。汽车相邻钣金件之间都是紧密接触的,当两个钣金件接触时,在接触表面之间会产生压力,以及由于摩擦产生接触面切向力。在分析软件中,两个接触的钣金件之间如果不进行建立接触单元,钣金件之间是不会有接触压力及切向力的。在Abaqus软件中,两个接触的钣金件之间可以使用接触单元来模拟接触关系,接触模拟可以确定接触面传递的力

5、,使各部件的受力更接近真实,而不是仅通过焊点、焊缝传递力。 (a 子图1 (b 子图1 图1 材料非线性曲线图 图2 接触模拟3 几何非线性几何非线性发生在位移大小影响到结构响应的情况。由于大挠度、大转动、突然翻转等钣金的刚度在变形时会产生剧烈的变化,这样的钣金就有明显的几何非线性,需要在模拟中加以考虑。4 仿真分析4.1 模型建立根据已有的三维CAD 模型,建立发动机罩铰链的CAE 模型。钣金件采用C3D8实体单元模拟,连接采用MPC 单元模拟。图3 汽车发动机罩铰链分析模型4.2 工况加载约束:约束铰链安装孔六个方向自由度; 加载:在车身纵向及纵向成正负30度的三个方向各施加1.5KN 的

6、力。图4 工况加载图4.3 分析计算考虑材料非线性、边界非线性、几何非线性,采用Abaqus/Standard 求解器进行计算,并使用Abaqus/View 进行仿真分析结果查看。5 仿真分析结果5.1 分析结果应力云图图5 应力云图5.2 分析结果统计表1 分析结果统计工况固定座(MPa旋转臂(MPa纵向385 365+30度292 223-30度288 335汽车发动机罩铰链总成的最大应力值小于其使用材料的抗拉强度即可。通过分析结果统计,汽车发动机罩铰链设计方案满足要求。6 结论汽车发动机罩铰链作为发动机罩开关的关键零部件,其性能好坏直接影响客户使用过程中的满意度,因此合理优化设计铰链是每一个汽车设计工程师需要考虑的。利用Abaqus软件强大的非线性求解功能,可以解决分析过程中涉及到非线性的相关分析工作。利用Abaqus软件可以快速对结构的设计方案进行验证,从而有效的缩短产品的开发周期,降低公司的开发成本。参考文献:1 马晓峰. Abaqus 6.11 有限元分析从入门到精通M. 北京: 清华大学出版社, 2013: 1