頂蓋踩踏開裂的原因分析及加強(qiáng)措施探討

張華 李永山

摘要：本文介紹汽車頂蓋結(jié)構(gòu)及加強(qiáng)措施，結(jié)合某車型因踩踏開裂的問題分析及整改措施，為頂蓋偏軟問題提供借鑒和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：頂蓋；加強(qiáng)措施；仿真

1引言

隨著人們生活水平的提高和汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對汽車安全及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的關(guān)注越來越明顯，汽車頂蓋的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也越來越引起客戶的關(guān)注，卡車司機(jī)在給車廂捆綁遮雨篷的時候會站立在駕駛室頂蓋上工作，這對駕駛室頂蓋強(qiáng)度要求較高，需承受至少一個人單腳站立的重量，本文用實(shí)例就頂蓋結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施進(jìn)行分析探討。

2問題描述

某車型駕駛室頂蓋在進(jìn)行踩踏試驗(yàn)時出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，現(xiàn)場查看頂蓋被多次重復(fù)踩踏出現(xiàn)油漆脫落現(xiàn)象，零件有明顯2處凹陷痕跡，背視圖踩踏后有2條突印，如圖1所示。

3原因分析

由開裂圖發(fā)現(xiàn)裂痕中心附近處于R角根部，從工藝制造分析，該頂蓋中段外板材質(zhì)DC03（寶鋼廠），零件拉延成型深度10.4mm，R角為R5，斜面角度135°，拉延成型工序不存在開裂缺陷。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析，整個頂蓋結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)度很低（距離720mm無加強(qiáng)板），如圖2所示，加之頂蓋被踩凹，頂蓋受力點(diǎn)被破壞，且沒有加強(qiáng)板支撐，如果在坑洼路面（惡劣工況下），震動使受力點(diǎn)最弱的位置產(chǎn)生開裂。

4結(jié)構(gòu)加強(qiáng)

4.1經(jīng)探討對頂蓋中段鈑金結(jié)構(gòu)進(jìn)行如下4種方案加強(qiáng)，如圖3所示：

4.2在HyperMesh軟件中參照實(shí)際受力情況建立白車身有限元模型，模型約束駕駛室懸置安裝孔，單腳踩踏區(qū)域約280X100。踩踏總重量按1500N（75kg人，按動載系數(shù)2.0），分為單腳踩踏（加載1500N）及雙腳踩踏（每處加載750N）。踩踏處未附加腳部的剛度，位移較實(shí)際要大，如圖4所示：

4.3通過仿真模型模擬受力對4個加強(qiáng)方案與現(xiàn)生產(chǎn)情況的分析對比如表1所示：

分析結(jié)果匯總?cè)绫?所示：

頂蓋鈑金增加兩根縱梁（方案D）后：踩踏位移降低70%以上，且降至lOmm以下。鈑金應(yīng)力下降約80%，降至270MPa以下，鈑金及新增縱梁均不會發(fā)生開裂。

5實(shí)車驗(yàn)證

經(jīng)過實(shí)車試制并通過踩踏試驗(yàn)，方案D增加2根縱梁的頂蓋鈑金剛度明顯加強(qiáng)，且通過踩踏試驗(yàn)，見圖5。

6結(jié)語

本文通過實(shí)例分析頂蓋開裂原因，并通過仿真分析對結(jié)構(gòu)加強(qiáng)方案進(jìn)行效果評估，最終確認(rèn)整改方向，通過現(xiàn)場實(shí)施及試驗(yàn)驗(yàn)證，解決頂蓋鈑金強(qiáng)度不足的問題。