摘 要：對某乘用車進行屈曲抗凹分析，要求其具有一定的屈曲抗凹性能。同時對該發(fā)動機蓋外板進行改進優(yōu)化，對優(yōu)化后的發(fā)動機蓋進行屈曲抗凹分析，分析結(jié)果滿足設計要求。在整車上進行發(fā)動機蓋屈曲抗凹測試，測試結(jié)果與分析結(jié)果誤差在5%以內(nèi)，證明了該發(fā)動機蓋仿真模型的正確性；同時在后續(xù)的整車路試中，該發(fā)動機蓋沒有出現(xiàn)外板凹陷、按壓不回彈等問題，進一步說明了該發(fā)動機蓋分析方法的正確性。

關鍵詞：乘用車；發(fā)動機蓋抗凹；優(yōu)化

引言

隨著乘用車的迅猛發(fā)展，客戶不僅對乘用車的外觀和配置要求越來越高，對安全的要求也越來越嚴格?？蛻糍I車時習慣性的按壓發(fā)動機蓋前端來判斷汽車是否扎實，因此在發(fā)動機蓋設計時越來越重視發(fā)動機蓋抗凹性能的研究，力求打造“看起來養(yǎng)眼，摸起來養(yǎng)手，坐起來養(yǎng)精蓄銳”更高品質(zhì)的乘用車。

發(fā)動機蓋是最醒目的車身構件，是客戶經(jīng)常要查看的部件之一。對發(fā)動機蓋的主要要求是隔熱隔音、自身質(zhì)量輕、剛性強。發(fā)動機蓋一般由外板、內(nèi)板、加強板組成。加強板與內(nèi)板通過點焊連接，外板和內(nèi)板通過包邊結(jié)構和膠固定。由于發(fā)動機蓋是客戶經(jīng)常查看和按壓的部件，所以鈑金抗凹性能不足時按壓出現(xiàn)凹坑，易引起客戶的反感和抱怨。

1 抗凹分析方法

1.1 發(fā)動機蓋有限元模型的建立

根據(jù)設計提供的初始計算機輔助設計（CAD）設計模型，采用5mm大小的網(wǎng)格并遵循網(wǎng)格劃分的各項技術要求進行有限元網(wǎng)格劃分。模型共有節(jié)點150695、單元10000、其中三角形單元5000、占單元格總數(shù)的3.3%，網(wǎng)格質(zhì)量較高。

此外、根據(jù)不同的計算項目，需要分別準備不同的模型邊界條件和鉸鏈、撐桿、限位止動塊模型，并采用不用的計算分析方法和軟件（NASTRAN、ABAQUS、RADIOSS、LS-DYNA）。

1.2 模型描述

約束發(fā)動機蓋鉸鏈及鎖扣處，通過施加平均載荷和計算屈曲模態(tài)的方法進行確定發(fā)動機蓋薄弱位置，然后在薄弱位置施加撞擊塊，用400N的垂直力進行撞擊，分析在加載與卸載過程中的變形情況。

提取各加載點的載荷和位移數(shù)據(jù)，繪制載荷-位移曲線圖，以便直觀衡量不同位置的屈曲抗凹性能，各加載點載荷與位移關系曲線如圖2所示。

根據(jù)載荷位移曲線圖繪制匯總表，以便直觀衡量不同位置的屈曲抗凹性能，如圖3所示：

在E3、E4、E5位置剛度不滿足屈曲抗凹性能指標，需要進一步改進。

2 針對屈曲抗凹問題優(yōu)化方案

根據(jù)發(fā)動機蓋屈曲抗凹計算結(jié)果，在發(fā)動機蓋兩側(cè)及后部出現(xiàn)較大的應變能，初步分析由于該區(qū)域結(jié)構剛度不足導致局部性能下降。因發(fā)蓋外板剛度與屈曲抗凹性能直接相關，增加外板的屈服剛度有可能提升屈曲抗凹性能。依照這一思路我們考慮采取幾種方案嘗試：

方案1：外板采用烘烤硬化鋼，材料選用HC220B，性能與原材質(zhì)對比見圖4。在經(jīng)過涂裝烘烤后材料的屈服強度提升30～60MPa。

采用方案1 結(jié)果如圖5、圖6所示。

采用烘烤硬化鋼后發(fā)蓋E5位置變?yōu)楹细瘢珽3、E4位置較原狀態(tài)有較大提升，但仍與剛度目標值略有不足。因此需要進一步加強。

因此在采用烘烤硬化鋼基礎上考慮增加無紡布增強墊方案。以E3、E4點為中心，分別增加100*100的鋁箔增強墊，厚度1.5mm。分析結(jié)果如圖7、圖8所示。

增加增強墊后E3、E4位置達到剛度目標值要求。

3 結(jié)束語

發(fā)動機蓋屈曲抗凹性能是白車身性能的重要評價指標之一。文章基于CAE分析的基礎上，開展發(fā)動機蓋屈曲抗凹優(yōu)化設計，探究尋求改進思路的方法，并得到可較好的驗證效果，使該車型獲得良好的屈曲抗凹性能。保證了整車的屈曲抗凹性能，提高了客戶體驗的手感。并且量產(chǎn)車輛的驗證試驗中，屈曲抗凹性能良好。

參考文獻

[1]王萍萍，夏湯中，劉盼，等.某車型白車身動剛度計算方法與性能優(yōu)化研究[C].2010中國汽車工程學年會論文集，2010，1：29.

[2]魏樹森.汽車開閉件屈曲、抗凹分析研究[J].合肥工業(yè)大學學報，2007，1：29.