欧阳俊珩，江波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

基于Abaqus的某车型翼子板抗凹性优化设计

欧阳俊珩，江波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章利用HyperMash作为前处理软件，对某车型翼子板进行网格划分和属性定义，并利用Abaqus进行翼子板抗凹性有限元分析，找出翼子板抗凹性不足点。根据分析结果，针对偏软区域进行优化设计，提供优化方案。最终解决该车型翼子板抗凹性不达标的情况。

抗凹性；塑性应变；仿真分析；残余变形；Abaqus

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-44-03

前言

在汽车制造领域， 车身外覆盖件在外部载荷作用下，抵抗凹陷挠曲及局部凹痕变形、保持形状的能力称为抗凹性。翼子板作为遮盖车轮的车身外板，因旧式车身该部件形状及位置似鸟翼而得名，它的作用是在汽车行驶过程中，防止被车轮卷起的砂石、泥浆溅到车厢的底部。而随着汽车行业的不断发展，消费者对于车辆的细节要求也愈加的苛刻。翼子板偏软不仅影响顾客对于车辆的主观评价，也带来NVH性能的不足。

Abaqus是功能强大的有限元分析软件，使用Newton 算法来求解非线性问题，它把分析过程划分为一系列的载荷增量步，在每个增量步内进行若干次迭代，得到可接受的解后，再求解下一个增量步，所有增量响应的总和就是非线性分析的近似解，即我们分析的输出结果。Abaqus不仅可以完成结构分析问题，而且能够分析热传导、声学和多物理场，可以处理复杂的、高度非线性的工程问题。同样可以高效地解决复杂结构的强度、刚度、变形、模态、应力、屈曲、动力响应等问题。针对非线性问题的求解是其强项。而翼子板的屈曲抗凹分析是典型的非线性分析。

1、抗凹性分析流程

外板抗凹性分析流程如图2.1所示：

分为三个阶段：前处理、有限元分析求解、后处理。

（1）前处理：主要包括对分析对象进行有限元网格进行划分、材料定义、属性定义、部件的连接和载荷的施加等；

（2）有限元分析求解：主要包括有限元模型进行单元分析，有限元方程的总体组装，有限元方程的求解以及获得有限元结果等；

（3）后处理：主要根据产品的设计要求，对有限元分析结果进行加工和查看，并以图形的方式将结果提供给用户，辅助用户判定计算结果的合理性。

图2.1 抗凹性分析流程

2、分析过程

2.1 模型建立

通过CATIA导出翼子板IGS模型数据。利用Hypermash前处理软件划分网格并定义材料属性。网格划分优化要求：基本单元尺寸为10mm，控制三角形单元所占的比例小于5%，单元翘曲小于10°。为了模拟实车装配情况，翼子板网格模型进行约束，将翼子板全部安装点作为约束点模型约束翼子板安装点，并施加均布载荷同时在翼子板表面施加1N的均布载荷，提交Abaqus进行静态计算，可确认第一个加载点位置，即把位移最大值的位置作为第一个加载点。然后保持边界条件不变，改变载荷设置和分析类型，在均布载荷下的屈曲分析确认下，把前几阶模态中位移最大的位置作为加载点。通过以上分析确认出全部的翼子板屈曲抗凹分析加载点位置。在选取的薄弱点位置加载400N。模型工况示意图如图3.1所示。

图3.1 原始方案

2.2原始方案分析结果

根据以上模型工况分析，得出原始方案各薄弱点最大变形、残余变形和塑性应变的分析结果和位移与载荷曲线图，结果如图3.2和图3.3所示。

图3.2 原始方案分析结果

图3.3 位移与载荷曲线图

根据分析结果统计出各位置抗凹刚度、最大变形、残余变形和塑性应变结果，如表3.1所示。根据统计结果显示，P1、P2、P3、P4、P5点抗凹刚度不满足目标值要求，最大变形全部达不到目标值要求。

表3.1 原始方案分析结果汇总

3、优化方案

3.1 优化方案说明

根据分析结果显示，翼子板抗凹性不满足要求，需进行方案优化。抗凹性优化方案一般有一下几种方案：

（1）材质料厚优化：通过提升翼子板材质和增加料厚的方法来达到提升抗凹性的目的。

（2）翼子板内部增加支架支撑：通过在焊装焊接支架并在薄弱点设计膨胀胶的方式达到支撑目的；

（3）翼子板内部增加增强垫支撑：增强垫通过涂装高温烘烤固化，从而起到提升抗凹性目的。

本案采用第（3）种方案进行优化分析。通过在P1—P6点增加1.5mm厚的玻纤布增强垫进行优化分析。优化方案模型设定如图4.1所示。

图4.1 优化方案

3.2 优化方案分析结果

对优化方案进行分析，得出最大变形、残余变形和塑性应变的分析结果和位移与载荷曲线图，结果如图4.2和图4.3所示。

图4.2 优化方案分析结果

图4.3 优化方案位移与载荷曲线图

根据分析结果统计出各位置抗凹刚度、最大变形、残余变形和塑性应变结果，如表4.1所示。根据统计结果显示，优化方案P1—P6点抗凹刚度以及最大变形得到极大的提升和改善，全部达到目标值要求，改善方案可行。

表4.1 原始方案分析结果汇总

4、结论

通过以上分析结果可以看出，在原方案分析偏软位置增加增强垫的优化方案能有效的解决该车型翼子板抗凹性不足问题。

汽车行业的快速发展离不开CAE技术的应用，它使许多复杂的工程问题通过计算机数值模拟得到满意的解答。CAE使大量繁杂的工程问题简单化，从而节省大量的开发时间，降低了开发成本。尤其CAE和优化技术的结合，大大提高了产品的性能。这也为汽车设计方案的制定和验证提供了行之有效的解决方法。

[1] 李石. 轿车屈曲抗凹性能分析及优化[J].合肥工业大学学报（增刊）,2009,32：18-21.

[2] 王志亮,刘波等. 汽车大板件抗凹性分析方法研究[J].机械设计与制造,2008,12（6）：138-139.

[3] 务运兴,基于Abaqus 的前车门屈曲抗凹性分析[C]//Abaqus2010中国区用户论文集,2010.

Optimization Design of Fender Dent Resistance For a Certain Type of Vehicle Based on Abaqus

Ouyang Junheng, Jiang Bo
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

In this paper, HyperMash is used as the pre-processing software, the mesh and the property definition of a certain type of fender are analyzed, and the finite element analysis of the fender is carried out by using Abaqus. According to the analysis results, the optimization design is made for the soft zone, and the optimization scheme is provided. Finally solve the problem of the model car fender dent is not up to standard.

Dent Resistance; Plastic Strain; Simulation Analysis; Residulal Displacement; Abaqus

U462.1

A

1671-7988 (2017)10-44-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.016

欧阳俊珩，男，车体设计工程师，就职安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。