基于ABAQUS的某商用車前門輕量化性能優化仿真研究

何帆影

基于ABAQUS的某商用車前門輕量化性能優化仿真研究

何帆影

（江西五十鈴汽車有限公司 產品開發技術中心，江西 南昌 330010）

文章基于有限元法，采用ABAQUS軟件，對某商用車前門系統輕量化方案進行了CAE模態分析，抗凹分析及安全分析，分析結果顯示，輕量化Opt1方案性能結果相較基礎方案接近，減重效果顯著。

商用車；前門；輕量化

1 引言

隨著國家經濟復蘇快速發展，商用車銷量得到迅猛增長，由于其經濟性和便利性，已經成為運輸貨物的必然選擇[1]。前門系統，作為獨立綜合的轉動部件，是白車身系統結構重要組成部分之一，其性能直接決定白車身性能優劣，而輕量化是目前汽車行業的競爭高地，故研究前門系統輕量化，具有重要的經濟和社會價值[2-3]。

本文基于有限元法，采用ABAQUS軟件，對某商用車前門系統輕量化方案進行了CAE模態分析，抗凹分析及安全分析，分析結果顯示，輕量化Opt1方案性能結果相較基礎方案接近，減重了2.5kg，效果顯著。

2 前門CAE輕量化模態分析

2.1 后橋系統有限元模型

本文采用Hyperworks軟件，對某商用車前門系統進行建模，網格尺寸大小5mm，鈑金材料為DC系列，基礎方案為圓管防撞梁，Opt1方案為方管熱成型防撞梁，重量減輕1.2kg，Opt2方案為基于Opt1方案基礎上取消下端輔助件，重量減輕2.5kg，FEA模型如圖1所示。

2.2 前門系統CAE輕量化模態分析

經Hypermesh建模后，采用Abaqus軟件對前門系統輕量化方案進行模態分析，對比其前二階模態頻率和振型，如圖2所示，三個方案的振型一致。

圖1 某商用車前門FEA模型

表1為上述三個方案模態分析結果匯總表，基礎方案，Opt1方案和Opt2方案1階頻率分別為24.65Hz，24.64Hz和24.62Hz，而2階頻率分別為34.31Hz，34.32Hz和33.19Hz，由結果可知，三個方案模態振型一致，模態頻率影響很小。

表1 前門模態分析結果表

3 前門CAE輕量化抗凹分析

本文采用ABAQUS軟件，對前門基礎方案及輕量化方案進行了CAE抗凹分析，抗凹加載位置如圖3所示加載點1，剛性壓頭直徑為25mm，約束鉸鏈處及門鎖處全自由度，加載按照Step1：采用直徑25mm的剛性壓頭進行加載，壓頭處施加150N與外板垂直方向載荷，Step2：采用直徑25mm的剛性壓頭進行加載，壓頭處施加至400N與外板垂直方向載荷，Step3：卸載400N，分析卸載后的加載點變形量。評價標準為加載150N，最大位移小于8mm，并且400N卸載力后，殘余變形小于0.7mm。

圖3 前門抗凹加載位置說明

本文按照上述工況，進行了前門CAE輕量化抗凹分析，得到如圖4分析結果，加載150N，基礎方案，Opt1方案，Opt2方案最大位移分別為5.72mm，4.54mm，4.63mm，加載400N后卸載，基礎方案，Opt1方案，Opt2方案殘余塑性變形位移為0.6mm，0.661mm，0.663mm，結果顯示Opt1方案輕量化效果顯著。

4 前門CAE輕量化安全分析

本文按照GB對某商用車進行了正碰和側碰CAE分析，圖5為不同前門方案整車正碰分析結果，顯示不同前門方案，整車變形基本相同，A柱未折彎變形，整車的B柱下部底板處的加速度曲線基本相同。

圖5 整車正碰CAE分析結果

圖6 整車側碰CAE分析結果

圖6為不同前門方案整車側碰分析結果，顯示不同輕量化方案，整車變形基本相同，Opt1方案侵入量最小。

5 結論

本文基于有限元法，采用ABAQUS軟件，對某商用車前門系統輕量化方案進行了CAE模態分析，抗凹分析及安全分析，分析結果顯示，輕量化Opt1方案性能結果相較基礎方案接近，減重了2.5kg，效果顯著。

[1] 周冬龍.基于虛擬迭代的某輕卡后橋疲勞分析研究[D].山西:中北大學,2019.

[2] 張玉成,楊洪濤.某汽車前門結構的有限元模態剛度分析[J].重慶理工大學學報,2016(1),36-38.

[3] 王康.白車身結構的輕量化研究[D].重慶:重慶理工大學,2019.

Study on the Lightweight Performance Optimization of Commercial Vehicle Front Door with ABAQUS

He Fanying

( Product Development & Technical Center, Jiangxi-Isuzu Motors Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330010 )

In this paper, based on the finite element method and ABAQUS software, the CAE modal analysis, anti concave analysis and safety analysis of a commercial vehicle front door system lightweight scheme are carried out. The analysis results show that the performance of the lightweight opt1 scheme is close to that of the basic scheme, and the weight reduction effect is significant.

Commercial vehicle; From door; Lightweight

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.02.029

U463.83+4

A

1671-7988(2021)02-90-03

U463.83+4

A

1671-7988(2021)02-90-03

何帆影，就職于江西五十鈴汽車有限公司產品開發技術中心。