基于LS—dyna的汽車引擎蓋關閉過程的沖擊分析

蘭天亮++張曉文++張璽斌

一、引言

本文以LSdvna軟件為分析工具，對某款新車引擎蓋在相關工況下的關閉過程進行沖擊分析。通過分析引擎蓋在關閉過程中與前組合燈、前格柵之間有無干涉，來判斷引擎蓋與前組合燈、前格柵之間的設計方案是否合理，并據此確定相關的設計方案。從而縮短了新車的開發、驗證周期。

二、引擎蓋關閉過程的沖擊分析

1.引擎蓋關閉過程分析的模型建立

本文利用HyperWorks軟件對引擎蓋總成、引擎蓋鉸鏈、散熱器支撐總成、引擎蓋鎖和引擎蓋緩沖塊等零部件采用殼單元進行網格劃分，可得187，000個單元。引擎蓋關閉過程分析的有限元分析模型如圖l所示。

2.引擎蓋關閉過程的沖擊分析

本文首先在兩種工況下對引擎蓋關閉過程進行沖擊分析，其一是引擎蓋從距離引擎蓋鎖300mm處自由下落；其二是引擎蓋從距離引擎蓋鎖798mm處（引擎蓋全開狀態）自由下落。引擎蓋關閉過程沖擊分析工況示意圖如圖2所示。其中，分析工況1是為了驗證引擎蓋在評價標準高度關閉時的運動情況，分析工況2是為了驗證引擎蓋在極限位置關閉時的運動情況。

定義完成零部件的材料屬性、約束之后，將引擎蓋的重力以重力加速度的形式施加到引擎蓋上，然后采用LSdyna R6進行引擎蓋關閉過程的沖擊分析。兩種工況下的分析結果如圖3所示。

通過以上分析可知，在工況l的仿真過程中，引擎蓋前邊緣與前格柵及大燈之間未產生沖擊接觸（最小間隙在引擎蓋前邊緣中部與前格柵之間，大小為2mm）；在工況2的仿真過程中，引擎蓋前邊緣中部與前格柵之間有接觸產生，二者之間的干涉距離并不大（約0.2mm左右），而工況2中，引擎蓋前邊緣左右側并未與前組合燈之間產生沖擊接觸，但最小間隙較小（約為1mm左右）。綜合分析結果可知，在綜合考慮引擎蓋、前組合燈、引擎蓋鎖等零部件的制造誤差和裝調誤差，以及散熱器支撐支撐的焊接誤差，引擎蓋關閉過程中的最小理論間隙1mm較小，為避免引擎蓋在關閉過程中與前組合燈產生干涉，致使前組合燈損壞，引擎蓋在關閉過程中與前組合燈之間的最小間隙應保證在4mm以上。

三、引擎蓋與前組合燈運動間隙的改善方案分析及確定

1.引擎蓋與前組合燈之間運動間隙改善方案的運動分析

影響引擎蓋前邊緣過關量（過關量是指引擎蓋在關閉過程中超過其設計位置的最大距離）的主要因素有很多，基于該車型的實際情況可做簡單調整的因素主要有：上移引擎蓋鎖U型槽和調整引擎蓋橡膠緩沖塊的高度、剛度。如圖4-6所示。

基于以上兩種調整因素，制定了改善方案。

（1）基于引擎蓋鎖鎖體U型槽上移的改進。

引擎蓋鎖鎖體U型槽上移3mm，其鎖死位置不變，同時，中部緩沖塊增長3mm。該方案的運動分析示意圖如圖7所示。

（2）基于引擎蓋鎖鎖體U型槽上移和緩沖塊剛度的共同改進。

引擎蓋鎖鎖體U型槽上移3mm，同時，中部及左右緩沖塊剛度由IOON/mm變為200N/mm或300N/mm。該方案的運動分析示意圖如圖8所示。

（3）在方案2的基礎上增長左右緩沖塊的高度。

在方案2的基礎上分別對剛度為K=1OON/mm和K=200N/mm方案的左右緩沖塊增長5mm。該方案的運動分析示意圖如圖9所示。

2.改善方案運動分析的結果分析

結合上述工況1、工況2的分析結果，在此僅分析工況2時的運動情況。根據對以上各改善方案的運動分析，現將結果匯總如下。

（1）引擎蓋與前組合燈配合區域的運動間隙情況，分析區域示意如圖10所示。

在分析區域選取5個關鍵點（如圖8所示）進行運動間隙分析，各點在相關改善方案下的運動間隙情況如表l所示。

（2）引擎蓋與前格柵配合區域的運動間隙情況，分析區域示意如圖11所示。

在分析區域選取5個關鍵點（如圖11所示）進行運動間隙分析，各點在相關改善方案下的運動間隙情況如表2所示。

綜合表1和表2的分析結果可知，只有方案3中的K=200N/mm是可行的，即引擎蓋鎖鎖體的U型槽上移3mm、3個引擎蓋緩沖塊的剛度由IOON/mm變為200N/mm，且左右緩沖塊的高度增加5mm、中部緩沖塊高度增加3mm方案是可行的。

四、結語

本文運用LS-dyna軟件對某一款新車的引擎蓋關閉過程進行了沖擊分析，并依據分析結果來判斷設計方案的可行性。針對初期設計方案的不足，提出了有效的改善方案。從而縮短了新車的開發周期及驗證周期。為新車在進行前端模塊設計時，提供了一種很好的設計驗證方法。