HyperWorks在汽車行李箱優(yōu)化中的應用

2017-07-20  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

近年來,隨著CAE仿真技術的逐漸成熟,其高效率、低成本的優(yōu)勢被國內外汽車廠商青睞,成為汽車設計的不可或缺的主要手段。HyperWorks軟件以其高性能、開放式有限單元前后處理器、強大的網(wǎng)格劃分能力及提供幾乎所有主流商業(yè)CAD系統(tǒng)和CAE求解器接口等諸多優(yōu)點成為CAE技術廣泛應用的工具。

本文針對某轎車行李箱在強度耐久試驗中出現(xiàn)因行李箱剛性不足造成面板變形,導致行李箱蓋鎖扣發(fā)生偏移,難以關閉行李箱蓋的問題展開結構強度分析工作。利用HyperWorks建立行李箱的有限元模型,通過OptiStruct求解器對結構強度進行分析,并提出結構整改建議,對比參考樣車后采用最佳優(yōu)化方案,最終實車通過強度耐久試驗,滿足設計要求。

1 建立有限元模型

1.1網(wǎng)格劃分

首先利用HyperMesh前處理功能建立行李箱總成各結構件的有限元模型,選用殼單元,基本網(wǎng)格單元尺寸為5mm。結構連接采用RBE2、RBE3、粘膠、焊接單元,并充分考慮結構的具體特征如圓角、翻邊、工藝孔等,對結構的簡化處理不影響結構的強度分析結果。完成后的行李箱有限元模型網(wǎng)格數(shù)量共有73475個,其中三角形殼單元3476個,占4.7%。單元質量符合企業(yè)給定標準。行李箱有限元模型見圖1。

1.2材料屬性

計算中所使用的材料參數(shù)如下:

1.3邊界載荷

根據(jù)試驗方法對行李箱蓋進行約束和加載,具體方法如下:

約束條件:在行李箱蓋鉸鏈安裝點處約束所有自由度,邊界條件設置如圖2。

載荷工況:在行李箱蓋latch處施加力F=100N,方向為X向(車身前后方向),載荷設置如圖3。

2 分析結果

通過OptiStruct求解計算出施力點的X方向位移值,體現(xiàn)出圖2-3所示的R角的變化程度,反映行李箱蓋的剛度特性。

分析結果得到該點的X向位移為4.94mm。為設定分析優(yōu)化目標,特取一款類似的參考樣車的行李箱蓋做同樣的工況分析,得出的位移值為4.4mm。因此,對該行李箱蓋的結構強度優(yōu)化目標,即在該載荷工況下,施力點的X向位移值≤4.4mm。

3 優(yōu)化方案

根據(jù)經(jīng)驗,為提升行李箱蓋的剛性,減少面板變形量,需加強行李箱蓋內部R角折彎部位的剛度。因此,根據(jù)設計空間和成本考量,提出以下兩種優(yōu)化方案,并將分析結果與參考樣車分析值進行對比,選取最佳方案。

方案一:在行李箱蓋內板R角折彎部位添加凸筋。見圖4。

方案二:將行李箱蓋左右鉸鏈加強板加長。見圖 5。

以上兩種優(yōu)化方案分析結果如下:

以上分析結果(圖6 和圖7)可以看出,方案一的施力點位移變化量略有減小,但未達到目標要求;而方案二的施力點位移變化量下降13.36%,到達4.28mm,低于目標4.4mm,說明該方案能夠有效提高行李箱蓋的內板剛性。

4 實車驗證

根據(jù)方案二的建議,將行李箱蓋左右鉸鏈加強板加長后進行強度耐久試驗測試,發(fā)現(xiàn)問題點已改善,不存在難以扣鎖的問題。試驗結果表明,優(yōu)化方案二滿足設計指標要求,達到了結構優(yōu)化改進的目標。

5 結論

本文利用HyperWorks軟件建立行李箱蓋總成有限元模型,并對行李箱蓋進行結構強度仿真分析。針對原先的設計問題點提出2種優(yōu)化改進方案,對仿真結果進行對比分析,選取其中最佳的優(yōu)化方案,并最終通過試驗驗證該結構優(yōu)化改進是可行的。(轉)

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