Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集基于 HyperWorks 的轿车车门外板抗凹性分析袁连太毛凌丽浙江吉利汽车研究院有限公司 -1-
Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集基于 HyperWorks 的轿车车门外板抗凹性分析 HyperWorks Application in Outer Board Denting Analysis of The Door 袁连太毛凌丽 (浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部工程分析科摘要：本文主要阐述了如何应用HyperWorks 软件平台，对车门外板的抗凹性能进行分析验证。
在整个分析过程中使用HyperMesh平台进行前处理、利用AbaqusCommand 做求解、采用HyperView与HyperGraph平台进行后处理，介绍某车型车门外板的抗凹性能分析过程，以验证车门性能品质为目的，同时也体现了HyperWorks 软件平台在有限元分析方面的强大功能。
关键词： HyperMesh HyperView 车门Abstract Applying the theory of finite element analysis ，the paper focus on analyzing the intension of the steer-arm in the steer system and gets the stress draw of the steer-arm。
The analysis can improve the controlling flexible of the heavy off-road vehicle and is the optimize design basis of steer-arm。
Key words：HyperMesh HyperView door 1 概述车门外板尺寸较大、带曲率、有一定的预变形，在使用过程中常常会受到外载荷的作用，如人为的触摸按压、行进过程中碎石的冲击等等，这些载荷往往使覆盖件形状发生凹陷挠曲甚至产生局部永久凹痕，影响到整车的外观品质。
车门外板件以及车身外板的抗凹性分析属于品质分析，其直接影响车辆外观品质，因此很有必要对车门外板进行抗凹性分析，本文主要介绍了模拟用户手指（或其它）对外板局部按压等动作引起的车门外板的变形，车门的外板是不允许出现太大的变形以及局部的失稳凹陷；因此本文中主要介绍了利用 HyperWorks 软件平台进行前后处理，使用 ABAQUS 软件求解，考察车门外板在小的局部区域受外力作用时的外板的弹性恢复性能，即外力撤销后产生的残余变形。
本文进行车门外板抗凹性分析的流程，如图 1 所示： -2-
Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集图 1 车门外板抗凹性分析的流程 2 有限元模型的建立车门是由壳体、附件和内饰盖板三部分组成。
本文中主要针对车门外板进行抗凹性分析，因此对其余部件不做建模， HyperMesh 软件为用
户提供了丰富的单元库，用户可以根据自己所分析项目的不同灵活选择单元类型。
本文中车门的钣金件采用壳单元来划分网格，压头采用六面体单元划分网格。
2.1 网格划分在划分网格之前，首先要根据分析类型确定单元的类型，还要控制单元的数量，单元的数量直接影响前处理工作量和计算时间，根据有限元法的基本原理，应该说单元划分得越细，越接近真实结果，但是由于实际的计算机资源的限制和计算所用时间的经济性，单元基本的大小要有一定的限度。
对于每个特定的零件，根据它的具体结构和复杂程度来划分单元。
本文中车门外板采用壳单元划分，其基本尺寸定为 10mm。
压头采用六面体单元划分，其基本尺寸定为5mm。
图 2 为外板、压头网格划分情况。
图 2 车门外板及压头有限元模型 -3-
Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集 2.1.1 模型概述模型中共有四边形单元 7896 个、三角形单元 107 个、六面体单元 1904 个，三角形占总单元数的 1.3％。
2.1.2 模型单元质量控制有限元模型的质量直接影响计算结果的准确性，而单元的质量是有限元模型质量的有力保证， HyperMesh 软件能够根据用户的要求对网格的长宽比、翘曲度、单元的角度、雅可比等进行检查，且能对不符合要求的网格进行优化。
HyperMesh 中的网格质量检查，如图 3 所示：图4 车门外板抗凹性分析模型质量检查 2.1.3 模型转换对模型中的单元质量、法向、自由边等进行检查之后，将模型转换到 ABAQUS 模块。
2.2 材料与属性计算中所使用的材料参数如下：名称车门外板压头上部压头下部弹性模量 210000MPa
210000MPa 15000 MPa 泊松比 0.3 0.3 0.49 密度 7.8e-09kg/mm3 7.8e-09kg/mm3 1.0e-09kg/mm3 厚度 0.8mm -4-
Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集 2.3 定义接触在
HyperMesh/ABAQUS 模块可以定义接触或者是接触单元来模拟接触问题，其接触对由主面(master surface和从面(slave surface构成。
为满足主面和从面定义的要求，选择刚度较大、网格较粗的车门外板为主面；选择刚度较小、网格较细的压头作为从面；在定义接触过程中，接触方向为主面的法向，从面节点不允许穿越主面。
2.4 定义约束及载荷条件在压头处建立局部坐标系，如图 2 所示。
约束外板边界处所有的平动自由度；约束压头除 Y 方向的平动之外的所有自由度，让其
只在 Y 方向上运动，消除模型中的刚体位移。
由于考察车门在受到外力挤压后的残余变形量，而车门受外力挤压的过程中，车门受力是变化的，因此施加在压头参考点上的载荷分三步来完成：第一个分析步：使压头在 Y 方向移动
0.05mm(X=0、Y=0.05、Z=0、Rx= Ry= Rz=0 使压头与车门外板有轻微接触，
0.05mm 的量要根据实际情况来确定。
第二个分析步：压头在 Y 方向施加 400N 来模拟人手指的压力。
第三个分析步：卸载 3 求解从 HyperMesh 输出 inp 格式文件，利用 AbaqusCommand 做求解，得到 odb 格式的结果文件。
4 分析结果 4.1 位移云图将求解得到的 odb 格式的文件导入到 HyperView 平台中，查看车门外板的残余变形及其位移云图，如图 4 所示： 4.2 载荷与位移曲线将求解得到的 odb 格式的文件导入到 HyperGraph 平台中，得到载荷与的位移曲线，横坐标表示外板考察点的位移，纵坐标表示载荷的大小，蓝色曲线表示加载时载荷与位移的曲线，红色曲线表示卸载时载荷与位移曲线，如图 5 所示： -5-
Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集图4 车门外板抗凹性分析位移云图图 5 车门外板抗凹性分析位移与载荷曲线 4.3 分析结果车门外板考察点的最大位移为 0.7mm，残余变形为 0.26mm。
5 结论 1 由分析结果可知，考察点的残余变形为 0.26mm，没有超过设计目标值 0.5mm，故此车门抗凹性能良好，达到设计要求 2 在车门外板抗凹性分析的整个过程中 HyperWorks 软件平台无论是在前处理还是在后处理方面都发挥了强大的功能，使分析人员在最短的时间内高效，高质量的完成分析任务. 6 参考文献 [1] 于开平，周传月，谭惠丰等，HyperMesh 从入门到精通[M]，北京：科学出版社，2005 [2] 黄金陵《汽车车身设计》机械工业出版社 2008 -6-。