CN115758807A - 一种高后开门车型的强度分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高后开门车型的强度分析方法，该方法主要针对后开门型商用车，通过设定一定参数，进行疲劳测试，得出相应的疲劳应变参数，根据结果选用对应优化设计方案。可以对后开门型商用车的强度分析起到一定的借鉴参考意义。

Description

一种高后开门车型的强度分析方法

技术领域

本发明属于车身强度分析技术领域，特别涉及一种高后开门车型的强度分析方法。

背景技术

近些年来，随着商用封闭式运输车的普及发展，城市运输产业中对商用封闭式运输车的需求量和要求不断提高，在该类车型的使用过程中会频繁开关后车门，在开关的过程中会导致后车门出现钣金开裂或焊点开裂等现象，如何改进车门连接结构以及增设加强部件成为车身设计中必不可少的环节，而现今对于车门强度的分析处理并没有一套统一的流程与方法。在此背景下，各大汽车生产商根据自身车型选定相应的实验方法进行车门强度分析实验，在经过上万次的疲劳重复试验后，可以得出相应的薄弱部位，从而对薄弱部位进行优化设计，重新试验，以提高车门强度，延长使用寿命。

但传统试验更多的是针对单一车型或单一品牌车辆的试验，缺乏市场检验要求的标准和相应的对比参数要求，在试验过程中得出的结果更无法进行对比考量，对于车门整体开闭次数和强度没有一定准确参数的要求，因此这势必会导致不同厂商生产的车辆后门在使用寿命和行驶安全方面造成较大的差距。另外，后车门属于车身部件，如若发生断裂损坏，很容易伤及车身框架，造成不可逆的破坏，对车身安全产生一定影响。虽然各大厂商都在尽最大可能增强车门使用寿命，但仍需要一个确定准确的考量标准，作为统一的入市检验，保证产品质量。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供统一的车身后门检测方法，确定相应的检测标准参数，对市场进行统一规范，方便不同车型相应参数间的对比，以及一定的寿命标准要求。本发明的方法面向高后开门车，设计了一种针对后开门强度分析的方法，可以对后开门型商用车的强度分析起到一定的借鉴参考意义。该方法主要针对后开门型商用车，通过设定一定参数，进行疲劳测试，得出相应的疲劳应变参数，根据结果选用对应优化设计方案。

本发明的目的在于对开闭式车门强度检验方向提供一种全新的设想和途径，同时进行准确规划了具体步骤，使得不同车型之间可以进行一定程度对比参考，能够作出一定的规范标准。

所述猛关门强度分析方法是针对整车后车门进行的一种方法，主要目的在于检测整车门上，应力集中点和易产生塑性应变的区域，在整个试验过程中，控制好初始车门角度和速度，重复循环多次关门操作，在多次循环后可得出平均值，对于后期产品的优化设计起到指导作用。

所述焊点疲劳分析方法是针对后车门局部焊点和螺栓孔位强度检验的一种方法，主要目的在于检测后车门几个重要焊接位置和螺栓孔位在猛关门瞬间和多次重复猛关门过程中发生的形变情况，重复循环多次试验步骤，可以通过局部塑性变形云图，得出变形较大的几个孔位或者焊点，进行结构调整和焊接改进，从而提升产品质量和使用寿命。

进一步的，所述猛关门强度分析方法和焊点疲劳分析方法在主要试验步骤方面是一致的，仅在后期数据处理分析方面会存在区分差异。猛关门强度分析方法中，对于整车门的塑性变形程度能够在几次试验就可以得出数据，但对于焊点疲劳分析方法中焊点塑性变形情况，试验次数要循环到上万次才能得出相应结果。

进一步的，所述猛关门强度分析方法和焊点疲劳分析方法试验中的初始状态，均是限定左门初始开启角度为3°，右门初始开启角度为10°，

进一步的，所述猛关门强度分析方法和焊点疲劳分析方法试验中的初始条件，在初速度中有所区分，猛关门强度分析方法主要针对强冲击对于车门面的影响，而焊点疲劳分析方法注重循环中的破坏，因此猛关门强度分析可以设定速度一般大于焊点疲劳分析方法，可设置猛关门强度分析4m/s，焊点疲劳分析方法中可设2m/s。

进一步的，所述猛关门强度分析方法和焊点疲劳分析方法试验中的初始条件，对于白车身截断处自由度的设置均为6自由度。

进一步的，所述猛关门强度分析方法和焊点疲劳分析方法试验中的分析结果提取中，猛关门强度分析在于提取关门瞬间整门动态变化图像以及塑性应变云图，在焊点疲劳分析方法中对于结果的提取有更高层次的要求，首先要提取猛关门过程中分析铰链及门锁处载荷历程曲线，其次要对同一铰链及门锁处施加三方向单位力及力矩，最后在循环次数上也是要求达到10万次循环，得出局部焊点和螺栓孔位的塑性应变云图。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）本方法操作简单，步骤较少，易于机械臂操作进行循环试验，可以设定相应程序，快速完成测试。

2）本方法数据提取容易，如采用实物操作试验，可在较短时间内得出准确实验结果；若采用模拟软件试验，可以得出准确数据参数，为后期优化设计能够起到准确的指导依据。

3）本方法具有一定普适性，对于后开门或是大型开门厢式货车都适用，由于操作方法一致，得出数据可进行对比参考。

4）本方法可进行标准化参考，在试验过程中得出的相关数据，可进行一定的标准化处理，如整车门面不得出现超过一定值塑性变形区域或不得出现超过一定值塑性变形的焊点和孔位等，对于规范市场行情可以起到指导作用，对于不同车企和车型可以起到一定的对比参考作用。

上述效果使得本发明所述方法可以在车企设计、研发、优化、装备等领域具有长久的指导借鉴价值。

附图说明

图1为猛关门强度分析方法的初始状态和边界条件；

图2为猛关门强度分析方法得出的塑性应变云图；

图3为焊点疲劳分析方法得出的损伤云图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1为本发明所述高后门猛关门强度分析实施例的有限元分析边界条件。为分析该商用车后门的强度特性，建立包含部分白车身的有限元模型，强度分析时初步确定该车型焊点、螺栓连接孔位以及开闭连接部位以及易产生疲劳变形的位置。设定后门初始状态为左门初始开启角度为3°，右门初始开启角度为10°，在零时刻同时给左门和右门初始速度为4m/s，重复操作循环达到一定次数或者出现明显车门破损位置。通过关门模拟演示，得出整个关门过程后门的形变程度，继而得出图2所示车门关键位置塑性应变云图。从图中可以看出部分位置塑性变形达到6.7%，超过许用变形范围，需要进行相应加厚等结构优化。通过该强度分析方法获得的车门易失效位置与试验所得吻合较好，表明该方法的可靠性。

本发明所述高后门疲劳分析实施例的有限元分析边界条件与猛关门强度分析一致。为分析该商用车后门的疲劳耐久特性，建立包含部分白车身的有限元模型，疲劳分析时初步确定该车型焊点、螺栓连接孔位以及开闭连接部位以及易产生疲劳变形的位置。设定后门初始状态为左门初始开启角度为3°，右门初始开启角度为10°，在零时刻同时给左门和右门初始速度为2m/s。通过有限元分析确定图2所示焊点和锁位处的塑性变形云图和载荷历程曲线，进一步对同一铰链及门锁处施加三方向单位力及力矩，进行疲劳耐久分析，从而获得图3所示车门铰链及门锁处焊点的疲劳损伤值，结果与试验所得吻合较好。对出现损伤较大的焊点位置，提出对应的优化设计方案，以改善连接焊点的强度，从而能够提高整体车门的强度，在优化改进后重复该疲劳分析方法，最终可得出最优结果和方案。采用该技术方案对某车型H2高后开门强度及疲劳耐久改进设计，仿真结果显示该车型左后门上铰链处钣金与部分焊点损伤值超过设计要求，与实车试验结果吻合。进一步通过添加加强板与增加钣金件厚度等方式对结构进行改进设计并采用所述仿真分析方法进行验证，改进后车门危险点处10万次循环作用下疲劳损伤值降低超过60%，效果有明显提升。所述基于仿真分析的车门改进方法与原有基于试验还原的方法相比，能在保证结果可靠性的同时提高车门结构优化设计的效率30%以上。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种高后开门车型的强度分析方法，其特征在于，包括猛关门强度分析方法和焊点疲劳分析方法，包括步骤：

步骤1，确定分析选用车型，即选定高后开门车的类型；

步骤2，确定该车型焊点、螺栓连接孔位以及开闭连接部位以及易产生疲劳变形的位置，根据各位置的特征，初步提出相关优化设计方案；

步骤3，进行强度分析试验，首先定义白车身自由度，然后将后车门开至一定角度，再给定两车门一定的关闭初速度，初速度为2m/s或4m/s，重复操作循环达到一定次数或者出现明显车门破损位置；

步骤4，对于强度分析，通过关门模拟演示，可以得出整个关门过程后门的形变程度，继而得出塑性应变云图；对于焊点疲劳分析，通过上万次的开闭循环，得出步骤2中相关焊点或孔位的形变，继而得出塑性应变云图；

步骤5，分析得出的塑性应变云图，根据云图中色彩分布变化，可以确定应变集中的点或者区域；

步骤6，根据这些发现的点，提出优化设计方案，并逐一采用进行试验；

步骤7，对于步骤6中的试验重复采用步骤3和步骤4，并对比得出的云图变化，如果能够达到预期值或者一定范围值，则停止试验，否则重复试验，直至得出最优设计改进方案；

所述猛关门强度分析方法是针对整车后车门进行结构调整的操作步骤，所述的强度分析是通过软件分析得出对应车门整体塑性应变的云图，在云图中可以找到对应塑性应变较小的位置和塑性应变较大的几个点或区域，针对出现塑性应变较大的区域，提出对应的优化设计方案，以改善车门整体强度，在优化改进后重复该强度分析方法，最终可得出最优结果和方案；

所述焊点疲劳分析方法是针对后车门上铰链连接焊点进行结构调整的操作步骤，所述强度分析是通过软件分析得出对应连接部位焊点塑性应变的云图，在云图中可以准确找到塑性应变较弱的焊点和塑性应变较强的焊点，针对出现塑性应变较大的焊点位置，提出对应的优化设计方案，以改善连接焊点的强度，从而能够提高整体车门的强度，在优化改进后重复该强度分析方法，最终可得出最优结果和方案。

2.根据权利要求1所述的高后开门车型的强度分析方法，其特征在于，所述的猛关门和焊点疲劳分析其分析方法为：初始状态为左门初始开启角度为3°，右门初始开启角度为10°。

3.根据权利要求1所述的高后开门车型的强度分析方法，其特征在于，所述的猛关门和焊点疲劳分析方法所定义的初始条件为：约束自身车身截断处123456自由度，在零时刻同时给左门和右门一定基础的初始速度，包括但不限于2m/s、4m/s。

4.根据权利要求1所述的高后开门车型的强度分析方法，其特征在于，所述的焊点疲劳分析方法其分析过程为：提取猛关门瞬间车门载荷历程曲线与塑性变形云图，针对塑性变形较大的位置进行优化设计。

5.根据权利要求1所述的高后开门车型的强度分析方法，其特征在于，所述的焊点疲劳分析方法其分析过程为：提取猛关门瞬间各铰链及门锁处载荷历程曲线与塑性变形云图，针对塑性变形较大的铰链周围进行优化设计。

6.根据权利要求1所述的高后开门车型的强度分析方法，其特征在于，所述的焊点疲劳分析方法其分析要求为，对同一铰链及门锁处施加三方向单位力及力矩。

7.根据权利要求1所述的高后开门车型的强度分析方法，其特征在于，所述的猛关门与焊点疲劳分析方法其分析要求为，循环10万次。

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