魏宇，喬敏，張延京

（陜西通家汽車股份有限公司，陜西 寶雞 722405）

1 引言

在車門的設(shè)計過程中，我們的原結(jié)構(gòu)方案對標豐田某一款車，CAE部門進行了性能分析，滿足項目目標要求，但根據(jù)項目的輕量化目標分解，需車門總成繼續(xù)減重。經(jīng)過對車門總成結(jié)構(gòu)的分析，本文將車門內(nèi)撐板作為減重方向，對其結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

2 原結(jié)構(gòu)方案

原車門結(jié)構(gòu)方案采用內(nèi)撐板和內(nèi)撐板加強板焊接而成的內(nèi)板撐板總成，其中內(nèi)撐板材料為 B250P1，料厚 0.8mm，內(nèi)撐板加強板材料為 B250P1，料厚 2.0mm，整個內(nèi)撐板總成質(zhì)量為2.62Kg。圖1中的截面圖表達了內(nèi)板撐板總成與車門內(nèi)板的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

圖1 原結(jié)構(gòu)方案

3 優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案

優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案只采用內(nèi)撐板，材料為 B250P1，料厚0.8mm，取消了內(nèi)撐板加強板。相對于原結(jié)構(gòu)方案：內(nèi)撐板的下端和車門內(nèi)板的焊點有所增加，內(nèi)撐板的前后兩端增加了翻邊，并與車門內(nèi)板的立面有焊接配合結(jié)構(gòu)，整個內(nèi)撐板與車門內(nèi)板以及鎖加強板形成了盒狀腔體，同時在內(nèi)撐板中間增加5個翻邊孔，有利于提高剛度，同時可以起到減重效果，圖2是內(nèi)撐板與車門內(nèi)板的配接關(guān)系，截面圖中的圓點即是焊點。優(yōu)化結(jié)構(gòu)的內(nèi)撐板質(zhì)量為0.72Kg，僅一個車門通過內(nèi)撐板輕量化設(shè)計比原方案減重了 1.9Kg，對整個車門總成的輕量化目標貢獻很明顯。

圖2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案

4 CAE性能分析驗證

基于經(jīng)驗，車門內(nèi)板撐板的結(jié)構(gòu)變化對內(nèi)板模態(tài)和車門腰線剛度影響較大，為此進行以下分析。

4.1 內(nèi)板模態(tài)分析

約束：鉸鏈車身側(cè)螺栓孔和鎖體魚嘴中心的全部自由度。

加載：設(shè)置計算頻率范圍為1-100Hz。

分析結(jié)果見圖3，優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案的內(nèi)板模態(tài)為51.7Hz，項目定義內(nèi)板模態(tài)不小于30 Hz，內(nèi)撐板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案模態(tài)優(yōu)于原結(jié)構(gòu)方案。

圖3 車門內(nèi)板模態(tài)分析對比

4.2 車門腰線剛度分析

約束：鉸鏈與車身安裝點處、門鎖邊三處約束全部自由度，每處約束區(qū)域為長75mm，寬25mm，上下約束距離C-line和T-line各35mm，中間約束在C-line和T-line距離的1/2處。

加載：在玻璃升降區(qū)域窗框邊沿中部內(nèi)板/外板處分別施加80N。

分析結(jié)果見圖 4，優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案的內(nèi)板加載點位移為0.71mm，輕量化結(jié)構(gòu)方案腰線剛度比原結(jié)構(gòu)方案有所降低，但仍符合項目定義的位移不大于0.8mm目標值，輕量化結(jié)構(gòu)方案可行。

圖4 車門內(nèi)板位移對比

其他性能參數(shù)對比見表 1，輕量化結(jié)構(gòu)方案的性能滿足項目要求。

表1 CAE性能對比

5 結(jié)論

通過優(yōu)化內(nèi)撐板結(jié)構(gòu)，結(jié)合CAE性能分析驗證，在滿足性能目標的情況下，輕量化設(shè)計可以實現(xiàn)車門的減重目標。