基于ABAQUS的某商用车前门轻量化性能优化仿真研究

2021-02-07何帆影

汽车实用技术 2021年2期

关键词：前门商用车整车

何帆影

何帆影

（江西五十铃汽车有限公司产品开发技术中心，江西南昌 330010）

文章基于有限元法，采用ABAQUS软件，对某商用车前门系统轻量化方案进行了CAE模态分析，抗凹分析及安全分析，分析结果显示，轻量化Opt1方案性能结果相较基础方案接近，减重效果显著。

商用车；前门；轻量化

1 引言

随着国家经济复苏快速发展，商用车销量得到迅猛增长，由于其经济性和便利性，已经成为运输货物的必然选择[1]。前门系统，作为独立综合的转动部件，是白车身系统结构重要组成部分之一，其性能直接决定白车身性能优劣，而轻量化是目前汽车行业的竞争高地，故研究前门系统轻量化，具有重要的经济和社会价值[2-3]。

本文基于有限元法，采用ABAQUS软件，对某商用车前门系统轻量化方案进行了CAE模态分析，抗凹分析及安全分析，分析结果显示，轻量化Opt1方案性能结果相较基础方案接近，减重了2.5kg，效果显著。

2 前门CAE轻量化模态分析

2.1 后桥系统有限元模型

本文采用Hyperworks软件，对某商用车前门系统进行建模，网格尺寸大小5mm，钣金材料为DC系列，基础方案为圆管防撞梁，Opt1方案为方管热成型防撞梁，重量减轻1.2kg，Opt2方案为基于Opt1方案基础上取消下端辅助件，重量减轻2.5kg，FEA模型如图1所示。

2.2 前门系统CAE轻量化模态分析

经Hypermesh建模后，采用Abaqus软件对前门系统轻量化方案进行模态分析，对比其前二阶模态频率和振型，如图2所示，三个方案的振型一致。

图1 某商用车前门FEA模型

表1为上述三个方案模态分析结果汇总表，基础方案，Opt1方案和Opt2方案1阶频率分别为24.65Hz，24.64Hz和24.62Hz，而2阶频率分别为34.31Hz，34.32Hz和33.19Hz，由结果可知，三个方案模态振型一致，模态频率影响很小。

表1 前门模态分析结果表

3 前门CAE轻量化抗凹分析

本文采用ABAQUS软件，对前门基础方案及轻量化方案进行了CAE抗凹分析，抗凹加载位置如图3所示加载点1，刚性压头直径为25mm，约束铰链处及门锁处全自由度，加载按照Step1：采用直径25mm的刚性压头进行加载，压头处施加150N与外板垂直方向载荷，Step2：采用直径25mm的刚性压头进行加载，压头处施加至400N与外板垂直方向载荷，Step3：卸载400N，分析卸载后的加载点变形量。评价标准为加载150N，最大位移小于8mm，并且400N卸载力后，残余变形小于0.7mm。

图3 前门抗凹加载位置说明

本文按照上述工况，进行了前门CAE轻量化抗凹分析，得到如图4分析结果，加载150N，基础方案，Opt1方案，Opt2方案最大位移分别为5.72mm，4.54mm，4.63mm，加载400N后卸载，基础方案，Opt1方案，Opt2方案残余塑性变形位移为0.6mm，0.661mm，0.663mm，结果显示Opt1方案轻量化效果显著。

4 前门CAE轻量化安全分析

本文按照GB对某商用车进行了正碰和侧碰CAE分析，图5为不同前门方案整车正碰分析结果，显示不同前门方案，整车变形基本相同，A柱未折弯变形，整车的B柱下部底板处的加速度曲线基本相同。

图5 整车正碰CAE分析结果

图6 整车侧碰CAE分析结果

图6为不同前门方案整车侧碰分析结果，显示不同轻量化方案，整车变形基本相同，Opt1方案侵入量最小。

5 结论

[1] 周冬龙.基于虚拟迭代的某轻卡后桥疲劳分析研究[D].山西:中北大学,2019.

[2] 张玉成,杨洪涛.某汽车前门结构的有限元模态刚度分析[J].重庆理工大学学报,2016(1),36-38.

[3] 王康.白车身结构的轻量化研究[D].重庆:重庆理工大学,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

1671-7988(2021)02-90-03

U463.83+4

1671-7988(2021)02-90-03

何帆影，就职于江西五十铃汽车有限公司产品开发技术中心。