門(mén)鎖扣安裝座鈑金疲勞仿真分析及優(yōu)化

李永山　張華

摘要：為了解決某車(chē)型門(mén)鎖采用新結(jié)構(gòu)后在臺(tái)架試驗(yàn)中鎖扣安裝處鈑金出現(xiàn)開(kāi)裂的問(wèn)題，本文采用靜態(tài)疲勞仿真分析，對(duì)更改前后應(yīng)力大小進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)對(duì)優(yōu)化方案的仿真分析并進(jìn)行對(duì)比，確定最終優(yōu)化方案并通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：門(mén)鎖；仿真；臺(tái)架

1.引言

隨著汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展，顧客對(duì)汽車(chē)的感官品質(zhì)需求也在提升，車(chē)門(mén)開(kāi)啟平順性是顧客評(píng)價(jià)汽車(chē)品質(zhì)的重要參考因素之一。

按某車(chē)型的車(chē)門(mén)平順性提升項(xiàng)目需求，需采用新鎖體結(jié)構(gòu)并同步采用新鎖扣，同時(shí)需同步變更新鎖扣在B柱鈑金上的安裝結(jié)構(gòu)。車(chē)門(mén)通過(guò)鎖扣與B柱鈑金連接在一起，在臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，在懸置安裝點(diǎn)加載加速度，在振動(dòng)過(guò)程中，車(chē)門(mén)總成通過(guò)門(mén)鎖扣將力傳遞到B柱鈑金處，強(qiáng)度不足易發(fā)生疲勞開(kāi)裂現(xiàn)象。此處開(kāi)裂不但影響車(chē)門(mén)的正常開(kāi)啟，而且由于是B柱是一個(gè)整體的大覆蓋件，一旦出現(xiàn)開(kāi)裂，無(wú)法進(jìn)行局部修補(bǔ)，必須整體更換駕駛室總成，極大的增加了客戶的維修成本。

由于臺(tái)架試驗(yàn)采用的是直接加載加速度進(jìn)行激勵(lì)，與壞路試驗(yàn)通過(guò)不同路況進(jìn)行激勵(lì)不同，在同一個(gè)方向進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的激勵(lì)后，可以將零件局部的開(kāi)裂更為明顯的體現(xiàn)出來(lái)。本文通過(guò)對(duì)更改前后鎖扣鈑金強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行靜力學(xué)仿真分析，并結(jié)合實(shí)際臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證，確認(rèn)最終的優(yōu)化方案。

2.問(wèn)題描述

在臺(tái)架振動(dòng)試驗(yàn)中，在完成前后，左右方向的振動(dòng)后，車(chē)門(mén)鎖扣安裝處鈑金正常，在繼續(xù)按上下方向振動(dòng)時(shí)門(mén)鎖扣安裝處鈑金出現(xiàn)開(kāi)裂，試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)為目標(biāo)時(shí)長(zhǎng)的1/2。未通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，不滿足設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。需對(duì)開(kāi)裂部分進(jìn)行原因分析，并進(jìn)行加強(qiáng)，以滿足臺(tái)架試驗(yàn)需求。裂紋情況如圖1所示。

3.仿真模型建立及分析

在HyperMesh軟件中參考臺(tái)架振動(dòng)試驗(yàn)條件建立白車(chē)身有限元模型，模型采用殼單元來(lái)模擬各個(gè)鈑金零件，焊接參考實(shí)車(chē)焊點(diǎn)布置采用RBE2單元連接，見(jiàn)圖2。

通過(guò)對(duì)懸置安裝點(diǎn)加載X，Y，Z共3個(gè)方向加速度，對(duì)車(chē)門(mén)鎖扣結(jié)構(gòu)變更前后進(jìn)行分析對(duì)比，見(jiàn)圖3。

如圖3所示，采用新鎖體結(jié)構(gòu)后，除Y向受力基本不變外，安裝處鈑金x向，Z向處受力均有較大提升，需對(duì)該處結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

4.結(jié)構(gòu)優(yōu)化及仿真分析

因此處結(jié)構(gòu)為現(xiàn)生產(chǎn)在用件，且考慮到周邊系統(tǒng)裝配及零件成型需求。綜合考慮后主要有以下2個(gè)優(yōu)化思路：方案a，將側(cè)圍鈑金料厚由1.0加厚至1.2；方案b，在側(cè)圍內(nèi)側(cè)加焊1塊1.5厚加強(qiáng)板進(jìn)行局部加強(qiáng)。在確定以上2種優(yōu)化思路后，對(duì)原白車(chē)身模型按優(yōu)化方案進(jìn)行修改后分別進(jìn)行運(yùn)算，仿真分析結(jié)果如圖4所示：

由圖4可知，在施加相同激勵(lì)的工況下，加焊加強(qiáng)板方案最優(yōu)，在Z向x向應(yīng)力相比優(yōu)化前有下降約50%，比舊鎖扣結(jié)構(gòu)應(yīng)力亦下降約35%，優(yōu)化后的方案滿足臺(tái)架試驗(yàn)要求。

5.臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)組織對(duì)優(yōu)化方案a和b分別進(jìn)行臺(tái)架振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)工況維持不變的情況下，方案a和b在試驗(yàn)周期內(nèi)鈑金均未開(kāi)裂，在額外增加的z向2小時(shí)振動(dòng)工況下，方案a處鈑金出現(xiàn)開(kāi)裂，方案b未開(kāi)裂，與仿真分析結(jié)果相符。

6.結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)新舊鎖結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，找出臺(tái)架試驗(yàn)開(kāi)裂原因，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了方向。通過(guò)對(duì)鎖扣安裝處鈑金進(jìn)行加強(qiáng)，并經(jīng)過(guò)仿真分析，確認(rèn)門(mén)鎖扣鈑金加強(qiáng)后滿足了臺(tái)架試驗(yàn)要求并最終通過(guò)了試驗(yàn)驗(yàn)證。