何帆影

基于ABAQUS的某商用車前門輕量化性能優(yōu)化仿真研究

何帆影

（江西五十鈴汽車有限公司 產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中心，江西 南昌 330010）

文章基于有限元法，采用ABAQUS軟件，對某商用車前門系統(tǒng)輕量化方案進(jìn)行了CAE模態(tài)分析，抗凹分析及安全分析，分析結(jié)果顯示，輕量化Opt1方案性能結(jié)果相較基礎(chǔ)方案接近，減重效果顯著。

商用車；前門；輕量化

1 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇快速發(fā)展，商用車銷量得到迅猛增長，由于其經(jīng)濟(jì)性和便利性，已經(jīng)成為運(yùn)輸貨物的必然選擇[1]。前門系統(tǒng)，作為獨(dú)立綜合的轉(zhuǎn)動部件，是白車身系統(tǒng)結(jié)構(gòu)重要組成部分之一，其性能直接決定白車身性能優(yōu)劣，而輕量化是目前汽車行業(yè)的競爭高地，故研究前門系統(tǒng)輕量化，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會價值[2-3]。

本文基于有限元法，采用ABAQUS軟件，對某商用車前門系統(tǒng)輕量化方案進(jìn)行了CAE模態(tài)分析，抗凹分析及安全分析，分析結(jié)果顯示，輕量化Opt1方案性能結(jié)果相較基礎(chǔ)方案接近，減重了2.5kg，效果顯著。

2 前門CAE輕量化模態(tài)分析

2.1 后橋系統(tǒng)有限元模型

本文采用Hyperworks軟件，對某商用車前門系統(tǒng)進(jìn)行建模，網(wǎng)格尺寸大小5mm，鈑金材料為DC系列，基礎(chǔ)方案為圓管防撞梁，Opt1方案為方管熱成型防撞梁，重量減輕1.2kg，Opt2方案為基于Opt1方案基礎(chǔ)上取消下端輔助件，重量減輕2.5kg，F(xiàn)EA模型如圖1所示。

2.2 前門系統(tǒng)CAE輕量化模態(tài)分析

經(jīng)Hypermesh建模后，采用Abaqus軟件對前門系統(tǒng)輕量化方案進(jìn)行模態(tài)分析，對比其前二階模態(tài)頻率和振型，如圖2所示，三個方案的振型一致。

圖1 某商用車前門FEA模型

表1為上述三個方案模態(tài)分析結(jié)果匯總表，基礎(chǔ)方案，Opt1方案和Opt2方案1階頻率分別為24.65Hz，24.64Hz和24.62Hz，而2階頻率分別為34.31Hz，34.32Hz和33.19Hz，由結(jié)果可知，三個方案模態(tài)振型一致，模態(tài)頻率影響很小。

表1 前門模態(tài)分析結(jié)果表

3 前門CAE輕量化抗凹分析

本文采用ABAQUS軟件，對前門基礎(chǔ)方案及輕量化方案進(jìn)行了CAE抗凹分析，抗凹加載位置如圖3所示加載點(diǎn)1，剛性壓頭直徑為25mm，約束鉸鏈處及門鎖處全自由度，加載按照Step1：采用直徑25mm的剛性壓頭進(jìn)行加載，壓頭處施加150N與外板垂直方向載荷，Step2：采用直徑25mm的剛性壓頭進(jìn)行加載，壓頭處施加至400N與外板垂直方向載荷，Step3：卸載400N，分析卸載后的加載點(diǎn)變形量。評價標(biāo)準(zhǔn)為加載150N，最大位移小于8mm，并且400N卸載力后，殘余變形小于0.7mm。

圖3 前門抗凹加載位置說明

本文按照上述工況，進(jìn)行了前門CAE輕量化抗凹分析，得到如圖4分析結(jié)果，加載150N，基礎(chǔ)方案，Opt1方案，Opt2方案最大位移分別為5.72mm，4.54mm，4.63mm，加載400N后卸載，基礎(chǔ)方案，Opt1方案，Opt2方案殘余塑性變形位移為0.6mm，0.661mm，0.663mm，結(jié)果顯示Opt1方案輕量化效果顯著。

4 前門CAE輕量化安全分析

本文按照GB對某商用車進(jìn)行了正碰和側(cè)碰CAE分析，圖5為不同前門方案整車正碰分析結(jié)果，顯示不同前門方案，整車變形基本相同，A柱未折彎變形，整車的B柱下部底板處的加速度曲線基本相同。

圖5 整車正碰CAE分析結(jié)果

圖6 整車側(cè)碰CAE分析結(jié)果

圖6為不同前門方案整車側(cè)碰分析結(jié)果，顯示不同輕量化方案，整車變形基本相同，Opt1方案侵入量最小。

5 結(jié)論

本文基于有限元法，采用ABAQUS軟件，對某商用車前門系統(tǒng)輕量化方案進(jìn)行了CAE模態(tài)分析，抗凹分析及安全分析，分析結(jié)果顯示，輕量化Opt1方案性能結(jié)果相較基礎(chǔ)方案接近，減重了2.5kg，效果顯著。

[1] 周冬龍.基于虛擬迭代的某輕卡后橋疲勞分析研究[D].山西:中北大學(xué),2019.

[2] 張玉成,楊洪濤.某汽車前門結(jié)構(gòu)的有限元模態(tài)剛度分析[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報,2016(1),36-38.

[3] 王康.白車身結(jié)構(gòu)的輕量化研究[D].重慶:重慶理工大學(xué),2019.

Study on the Lightweight Performance Optimization of Commercial Vehicle Front Door with ABAQUS

He Fanying

( Product Development & Technical Center, Jiangxi-Isuzu Motors Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330010 )

In this paper, based on the finite element method and ABAQUS software, the CAE modal analysis, anti concave analysis and safety analysis of a commercial vehicle front door system lightweight scheme are carried out. The analysis results show that the performance of the lightweight opt1 scheme is close to that of the basic scheme, and the weight reduction effect is significant.

Commercial vehicle; From door; Lightweight

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.02.029

U463.83+4

A

1671-7988(2021)02-90-03

U463.83+4

A

1671-7988(2021)02-90-03

何帆影，就職于江西五十鈴汽車有限公司產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中心。