苏亚辉 SU Ya-hui 李亚鹏 LI Ya-peng

摘要：文章利用HyperMesh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，模拟载荷的加载与卸载，对翼子板的结构进行优化以满足翼子板屈曲抗凹性能需求，为汽车翼子板屈曲抗凹性能提升提供了优化方法和依据

Abstract： 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， simulated load loading and unloading， optimized the fender structure to meet the demand of the fender bucking concave resistance， provided methods and basis for the fender bucking concave resistance improvement.

关键词：翼子板;屈曲抗凹;约束条件;载荷;位移

Key words： fender;bucking of concave;bling conditions;load;displacement

中图分类号：U463.2                        文献标识码：A                 ;      文章編号：1674-957X（2021）22-0060-02

0  引言

在汽车工业领域，汽车车门、引擎盖、行李箱盖受到外部载荷作用时，抵抗挠曲变形及局部凹痕变形、保持车身覆盖件原有形状的能力称为抗凹性[1]。汽车翼子板的作用是在汽车高速行驶过程中，防止被轮胎卷起的砂石飞溅到车身上。由于翼子板整体造型没有加强筋、车身纵向尺寸较大，在纵向形成较大的平面，受到外部载荷作用时翼子板容易变形、以及在车辆行驶中产生噪音等问题，严重影响车身品质[2-3]。因此，在汽车研发初期有必要对汽车翼子板进行抗凹性有限元分析。

本文以某车型翼子板作为研究对象，应用CAE分析软件Hyperworks和Ls-dyna相结合，对某款纯电动车左翼子板进行抗凹性有限元分析，通过对分析结果进行后处理，得到左翼子板的位移云图和载荷曲线，该分析结果为整车在整个开发周期对翼子板的优化设计提供了参考依据。

1  抗凹分析流程

翼子板抗凹性分析流程如图1所示：分为三个阶段：模型前处理、求解计算、分析结果后处理[4]。①模型前处理：主要包括对翼子板进行网格进行划分、定义材料参数、定义属性、部件的连接和施加载荷等;②求解计算：主要包括对翼子板有限元模型进行单元分析，有限元方程的求解以及获得有限元结果等;③分析结果后处理：对翼子板有限元模型分析结果进行处理和查看，判定翼子板抗凹性是否合理。

2  有限元模型

2.1 翼子板模型

将左翼子板三维模型转化为.stp格式导出，利用软件Hyperworks前处理模块划分网格并定义材料属性。左翼子板网格划分优化要求：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°。车翼子板有限元模型如图2所示，其中节点数量7070，单元数量6943，模型重量1.089kg。材料属性见表1。

2.2 压头模型

压头（碰头）设计千差万别，形状、尺寸与材料都不尽相同：有弹性、刚性压头，也有球形、半球形、圆锥形头，尺寸（直径）范围从12.5mm到101.6mm不等[5]。本文采用半径为40mm，高度为80mm，材料为钢的压头，几何形状如图3所示。

3  边界条件

约束翼子板连接孔处所有自由度，如图4所示。

4  载荷条件

选择三个点（P1、P2、P3）进行加载分析：首先在周边全约束条件下，在翼子板整个外表面均匀加载1Pa的载荷，分析翼子板屈曲模态，提取前几阶模态位移云图，在模态云图上选择各自最大位移点，分别记为P1、P2、P3加载点，如图5所示。

为了使模型计算容易收敛，采用多步骤加载方法：

①在刚性压头关联点施加一个很小的力（1Pa）或垂直翼子板接触面的强制位移（根据实际情况确定），使得接触平稳的建立起来;

②对分析点施加垂直表面400N的载荷，然后卸载，加载曲线如图6所示。

5  结果分析

根据分析结果提取P1、P2、P3各位置最大等效应力云图、塑性应变云图和位移曲线结果，如表2所示。由表2可知，该翼子板屈曲抗凹的3个点各项指标均满足目标要求。

6  结论

本文通过CAE方法数值模拟了汽车翼子板凹陷变形过程，得到最大等效应力云图、塑性应变云图和位移曲线图，数据分析表明该翼子板的抗凹性能可以满足使用要求。采用CAE方法预测翼子板的抗凹性，可以为汽车翼子板设计方案的制定和验证提供数据参考和理论依据。

参考文献：

[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]汪谟清，沈磊.某轻型客车翼子板抗凹性分析和优化[J].计算机辅助工程，2013（22）：188-191.

[4]欧阳俊珩，江波.基于ABAQUS的某车型翼子板抗凹性优化设计[J].汽车实用技术，2017，10：44-46.

[5]韦勇，裴磊，成艾国.基于ABAQUS的汽车覆盖件抗凹性分析[J].机电产品开发与创新，2010，23（1）：80-82.