CN112100883A - 车门疲劳仿真分析方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种车门疲劳仿真分析方法，所述车门疲劳仿真分析方法，包括至少如下步骤：步骤S1：对车门进行有限元离散化网格划分；步骤S3：进行车门模型连接；步骤S5：进行门锁无网格建模模拟；步骤S7：对车门模拟进行疲劳求解及结果解读。由此，可以避免由于车门门锁采用实体单元缺陷而导致的关门瞬间能量急剧震荡的问题，同时可以更加真实地模拟车门关闭能量的传递，从而使车门的受力更接近真实关门过程，以准确预测车门疲劳中危险位置以及关门寿命，为设计提供有效地改进建议，从而减少设计失误，缩短研发周期，避免后期整改浪费。
Description
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种车门疲劳仿真分析方法。
背景技术
在车门的设计开发过程中，可以通过建模的方式对车门疲劳进行仿真分析。
相关技术中，门锁建立实体有限元模型，由于需要离散门锁实体，会造成门锁产生离散化的凹凸。在车门进行关闭模拟求解过程中，由于这种凹凸的缺陷存在，从而导致车门关闭瞬间能量急剧震荡，使得车门整体能量扩散无法真实模拟真实的物理车门关闭的能量扩散，导致车门疲劳仿真预测精度无法真实预估关门寿命，导致仿真无法准确预测设计产品真实疲劳寿命损伤，从而无法给车门结构设计提供有效的改进建议。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种车门疲劳仿真分析方法，以精确预测车门真实关门寿命。
根据本申请实施例的车门疲劳仿真分析方法，包括至少如下步骤：
步骤S1：对车门进行有限元离散化网格划分；
步骤S3：进行车门模型连接；
步骤S5：进行门锁无网格建模模拟；
步骤S7：对车门模拟进行疲劳求解及结果解读。
根据本申请实施例的车门疲劳仿真分析方法，可以避免由于车门门锁采用实体单元缺陷而导致的关门瞬间能量急剧震荡的问题，同时可以更加真实地模拟车门关闭能量的传递，从而使车门的受力更接近真实关门过程，以准确预测车门疲劳中危险位置以及关门寿命，为设计提供有效地改进建议，从而减少设计失误，缩短研发周期，避免后期整改浪费。
根据本申请的一些实施例，步骤S5包括如下步骤：步骤S51：获取试验关门速度下，车门门锁关门过程中的冲击力值曲线；步骤S53：把拟合得到的冲击力值曲线建立在弹性单元属性中，用于模拟门锁在关闭过程中的受力过程；步骤S55：建立门锁锁止曲线，用于模拟门锁在关闭过程中的各个状态。
根据本申请的一些实施例，步骤S5还包括如下步骤：S52：使用最小二乘法对获取的车门门锁冲击力值曲线进行拟合，获得符合车门门锁关闭的准确冲击力值曲线，用于模拟车门门锁的关闭过程。
根据本申请的一些实施例，步骤S53还包括：在车门门锁与锁钩处建立CONN3D2单元，并建立CARTESIAN单元，进行ELASTICITY单元属性建立，并在ELASTICITY单元属性中把拟合的冲击力值曲线建立在此单元属性中。
根据本申请的一些实施例，步骤S55还包括：建立CARTESIAN单元材料属性，进行STOP单元属性建立，并在STOP单元属性中建立门锁锁止曲线。
根据本申请的一些实施例，所述车门上设置有与车体铰接的车门铰链，对所述车门铰链进行实体有限元网格划分。
根据本申请的一些实施例，在车门玻璃升起状态下，连接玻璃升降器导轨模型及玻璃模型，模拟其关门过程中的惯性载荷作用。
根据本申请的一些实施例，步骤S7包括：载荷及边界计算：将车门装配在车身上，并截取1/4车身，约束断面上所有节点的6个方向自由度；将车门开启到密封胶条无压缩状态，在整个车门模型和铰链旋转端施加试验测试以铰链旋转轴为中心的角速度ω，其中
E为关门能量，ω为开关门角速度，J为转动惯量。
根据本申请的一些实施例，步骤S7还包括：疲劳计算：将计算的结果文件导入Ncode，搭建疲劳分析流程，计算寿命。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请实施例的车门疲劳仿真分析方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考图1描述根据本申请实施例的车门疲劳仿真分析方法。
一种车门疲劳仿真分析方法，其特征在于，包括至少如下步骤：步骤S1：对车门进行有限元离散化网格划分；步骤S3：进行车门模型连接；步骤S5：进行门锁无网格建模模拟；步骤S7：对车门模拟进行疲劳求解及结果解读。
具体地，对车门进行有限元离散化网格划分指的是：对车门中的各个部件进行有限元网格划分。
其中，部件包括：侧门外板、内板、窗框、窗框加强板、玻璃导轨、内板加强板、外板加强板、防撞梁钣金、内饰件、外饰件、玻璃零部件的中面等。进一步地，部件还可以包括连接部件，如：螺纹连接件、铆钉等，从而更加全面地对车门进行有限元离散化网格划分，提升车门疲劳仿真分析方法的可靠性以及检测精度。
需要说明的是，在对多个部件进行有限元网格划分时，需要结合各个部件的尺寸参数(如：厚度等)。
进一步地，车门模型连接步骤包括：针对模型中不同部件的连接关系进行模拟。如：电焊采用REB3-HEXA-REB3单元或者BEAM单元模拟，铰链旋转轴用HINGE单元模拟，螺栓连接处使用BOLT单元连接，二保焊采用RBE2或者MPC单元模拟，车门内饰板与车门内板之间采用螺栓连接使用BOLT单元连接，侧门外板与外板加强板及防撞梁之间的减震膨胀胶通过Adhesive单元模拟实现。
可以理解的是，门锁采用无网格建模模拟技术，从而更加真实准确地模拟车门门锁关闭过程中的门锁对车门的冲击能量影响。
根据步骤S7，通过对车门模拟进行疲劳求解及结果解读，以对车门开闭疲劳寿命危险点进行评价。
根据本申请实施例的车门疲劳仿真分析方法，通过上述的车门疲劳仿真分析方法可以更加真实地模拟车门关闭时的能量传递，从而使车门的受力仿真模拟更接近真实关门过程，进而准确预测车门疲劳中的危险位置以及车门的关门寿命，为车门的设计提供更加有效的改进建议，减少设计失误，提高车门的设计效率。
在本申请进一步的实施例中，步骤S5包括如下步骤：步骤S51：获取试验关门速度下，车门门锁关门过程中的冲击力值曲线；步骤S53：把拟合得到的冲击力值曲线建立在弹性单元属性中，用于模拟门锁在关闭过程中的受力过程；步骤S55：建立门锁锁止曲线，用于模拟门锁在关闭过程中的各个状态。
进一步地，步骤S5还包括如下步骤：S52：使用最小二乘法对获取的车门门锁冲击力值曲线进行拟合，获得符合车门门锁关闭的准确冲击力值曲线，用于模拟车门门锁的关闭过程。
具体地，S51步骤用于对车门门锁关门冲击力值进行曲线测试，并在S52中进行车门门锁关闭冲击力值曲线拟合，具体通过最小二乘法获取车门门锁冲击力值曲线进行拟合，以更好地模拟车门门锁的关闭过程。
在本申请一些具体的实施例中，步骤S53还包括：在车门门锁与锁钩处建立CONN3D2单元，并建立CARTESIAN单元，进行ELASTICITY单元属性建立，并在ELASTICITY单元属性中把拟合的冲击力值曲线建立在此单元属性中，以模拟车门门锁关闭过程中的受力过程。需要说明的是，建立CARTESIAN单元时需考虑材料属性，从而更好地对车门门锁关闭过程的受力过程进行模拟。
在本申请的一些实施例中，步骤S55还包括：建立CARTESIAN单元材料属性，进行STOP单元属性建立，并在STOP单元属性中建立门锁锁止曲线，从而模拟车门门锁关闭过程中门锁关闭各个状态。
可以理解的是，通过上述S5的多个步骤可以完成车门门锁无网格模拟实现手段，其模拟过程可以更加真实准确地模拟车门门锁关闭的全过程，更好地模拟车门门锁对车门的冲击能量的影响。
在本申请的一些实施例中，车门上设置有与车体铰接的车门铰链，对车门铰链进行实体有限元网格划分。步骤S1中对车门进行有限元离散化网格划分时，车门铰链需要进行实体有限元网格划分。
在本申请的一些实施例中，在车门玻璃升起状态下，连接玻璃升降器导轨模型及玻璃模型，模拟其关门过程中的惯性载荷作用，从而更好地模拟车门在不同状态下的关闭过程。
在一些可选的实施例中，车门上设置有扬声器，车门的外侧还设置有后视镜。扬声器、后视镜是在产品重心建立MASS单元模拟质量并通过RBE2或者MPC单元与各自的安装点连接。
进一步地，车门上还可以包括水切、车门装饰板、窗框装饰条等覆盖在车门外板上的部件，通过在覆盖面上采用均布质量MASS单元来模拟接触设置，从而将整个模型中的所有单元建立自接触。
在本申请一些具体的实施例中，步骤S7包括：载荷及边界计算：将车门装配在车身上，并截取1/4车身，约束断面上所有节点的6个方向自由度；将车门开启到密封胶条无压缩状态，在整个车门模型和铰链旋转端施加试验测试以铰链旋转轴为中心的角速度ω，其中
E为关门能量，ω为开关门角速度，J为转动惯量。
在本申请的一些实施例中，步骤S7还包括：疲劳计算：将计算的结果文件导入Ncode，搭建疲劳分析流程，计算寿命。结合载荷及边界计算，将结果导入Ncode，根据疲劳仿真寿命损伤结果对车门疲劳寿命危险点进行评价，当损伤值不大于1即为满足要求。
根据本申请实施例的车门疲劳仿真分析方法，可以避免由于车门门锁采用实体单元缺陷而导致的关门瞬间能量急剧震荡的问题，同时可以更加真实地模拟车门关闭能量的传递，从而使车门的受力更接近真实关门过程，以准确预测车门疲劳中危险位置以及关门寿命，为设计提供有效地改进建议，从而减少设计失误，缩短研发周期，避免后期整改浪费。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种车门疲劳仿真分析方法，其特征在于，包括至少如下步骤：
步骤S1：对车门进行有限元离散化网格划分；
步骤S3：进行车门模型连接；
步骤S5：进行门锁无网格建模模拟；
步骤S7：对车门模拟进行疲劳求解及结果解读。
2.根据权利要求1所述的车门疲劳仿真分析方法，其特征在于，步骤S5包括如下步骤：
步骤S51：获取试验关门速度下，车门门锁关门过程中的冲击力值曲线；
步骤S53：把拟合得到的冲击力值曲线建立在弹性单元属性中，用于模拟门锁在关闭过程中的受力过程；
步骤S55：建立门锁锁止曲线，用于模拟门锁在关闭过程中的各个状态。
3.根据权利要求2所述的车门疲劳仿真分析方法，其特征在于，步骤S5还包括如下步骤：
S52：使用最小二乘法对获取的车门门锁冲击力值曲线进行拟合，获得符合车门门锁关闭的准确冲击力值曲线，用于模拟车门门锁的关闭过程。
4.根据权利要求2所述的车门疲劳仿真分析方法，其特征在于，步骤S53还包括：在车门门锁与锁钩处建立CONN3D2单元，并建立CARTESIAN单元，进行ELASTICITY单元属性建立，并在ELASTICITY单元属性中把拟合的冲击力值曲线建立在此单元属性中。
5.根据权利要求2所述的车门疲劳仿真分析方法，其特征在于，步骤S55还包括：建立CARTESIAN单元材料属性，进行STOP单元属性建立，并在STOP单元属性中建立门锁锁止曲线。
6.根据权利要求1所述的车门疲劳仿真分析方法，其特征在于，所述车门上设置有与车体铰接的车门铰链，对所述车门铰链进行实体有限元网格划分。
7.根据权利要求1所述的车门疲劳仿真分析方法，其特征在于，在车门玻璃升起状态下，连接玻璃升降器导轨模型及玻璃模型，模拟其关门过程中的惯性载荷作用。
8.根据权利要求1所述的车门疲劳仿真分析方法，其特征在于，步骤S7包括：载荷及边界计算：将车门装配在车身上，并截取1/4车身，约束断面上所有节点的6个方向自由度；
将车门开启到密封胶条无压缩状态，在整个车门模型和铰链旋转端施加试验测试以铰链旋转轴为中心的角速度ω，其中
E为关门能量，ω为开关门角速度，J为转动惯量。
9.根据权利要求1所述的车门疲劳仿真分析方法，其特征在于，步骤S7还包括：疲劳计算：将计算的结果文件导入Ncode，搭建疲劳分析流程，计算寿命。
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