李鼎 于保君 刘创举 朱学武 曹正林

（1. 中国第一汽车股份有限公司 研发总院，长春130013；2. 汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室，长春130013）

主题词：涂装电泳 有限元法 有限体积法 流固耦合

缩略语

FVM Finite Volume Method

FSI Fluid-Structure Interaction

VOF Volume Of Fluid

FEM Finite Element Method

FSI Fluid-Structure Interaction

CFD Computational Fluid Dynamics

CSD Computational Structural Dynamics

1 前言

电泳涂装工艺一般由涂装前预处理、电泳涂装、电泳后清洗、电泳涂膜的烘干等多道工艺组成，如图1所示。为提高电泳质量和生产节拍，新型翻转线、穿梭机等电泳线逐步被采用，而与之带来的是白车身闭合件的变形、生产过程中车身倾斜和运动装置的脱钩等现象在电泳过程中时有发生。

图1 电泳涂装工艺示意

传统结构强度设计主要考虑整车的碰撞、强度、模态和刚度参数，并未充分考虑白车身在各大工艺过程的应力应变累积情况。而白车身在冲压、焊接工艺设计时，充分考虑了材料、模具、夹具因素的影响，白车身焊接总成整体变形量不大。而当焊接总成进过涂装生产线，由冲压、焊接引入的残余应力，电泳泳池中的流体压力积累的塑性变形，烘烤引入的材料应力释放、热应力变形，最终造成总装时部分车身结构面差较大，无法顺利完成装配。

由于白车身经过涂装后，变形影响因素复杂，因此，在研究此类系统问题时，首先需要将问题进行分解，然后分析不同工序对结构变形的影响，找出设计的薄弱环节，加以优化，再通过多学科仿真工具将全生命周期下的变形情况进行分析和验证。

白车身在电泳槽中的受力主要来自其在泳池中改变姿态而引起的阻力、浸入液面以下受到的浮力、自身重力、工装的约束力，因此可以将模型抽象为求解流体力学及结构力学问题。……