車門設(shè)計除了酷炫，還要考慮這些......

大家在駕駛汽車的時候，首先操作的一個部位就是車門，因為只有坐進車?yán)锩?，才能夠進行駕駛方面的操作。車門是為駕駛員和乘客提供出入車輛的通道，并隔絕車外干擾，在一定程度上減輕側(cè)面撞擊，保護乘員。

年輕人都喜歡有創(chuàng)意的車門，現(xiàn)在是一個腦洞大開的時代，崇尚時尚的青年車主不怕特立獨行，就怕創(chuàng)意不夠。特斯拉Model X備受矚目，鷹翼門的獨特設(shè)計是其最大的亮點。但Model X車型上市后卻收到大量投訴，部分投訴，則出現(xiàn)在MODEL X主打的鷹翼車門，鷹翼車門出現(xiàn)了閉合不嚴(yán)密、無法正常開閉等諸多問題。

車門往上打開的，雖然都是漂亮酷炫，但始終有安全隱患。在新車型的開發(fā)設(shè)計過程中，如何判斷車門結(jié)構(gòu)的合理性及車門結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)性能的優(yōu)劣，并對車門結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，是一項重要的工作。以下是元王為某車企進行的車門有限元分析案例。

分析背景

根據(jù)車門部件在實際使用中載荷與約束情況，對部件強度進行CAE仿真分析

分析類型：非線性靜力學(xué)分析

載荷類型：支撐桿提供3000N力載荷，節(jié)點集中力加載

分析對象：連接頭，支架，車身，車門鈑金件

分析工況：①車門開啟0°②車門開啟82°

加載和約束

加載：對連接頭集中力加載，合力大小3000N，合力方向為撐桿軸向

約束：對車身和車門鈑金件邊沿節(jié)點自由度完全約束

有限元模型基本信息

① 網(wǎng)格模型：連接頭，支架，車身，車門

② 模型具體處理細節(jié)：車身，支架和連接頭在0°和82°兩種工況下靜載分析

                     車門一半模型和連接頭在0°和82°兩工況下靜載分析

③ 網(wǎng)格劃分：鈑金件抽中面，以殼單元劃分，支架，連接頭以實體單元劃分

④ 焊接和螺栓部分以綁定或剛性單元耦合模擬

⑤ 網(wǎng)格類型：殼單元S8R/STRI65，實體單元C3D10M

仿真分析結(jié)果

車門開啟動力學(xué)動畫

0°工況下應(yīng)力云圖

0°工況下位移云圖

0°工況下塑性變形云圖

82°工況下應(yīng)力云圖

82°工況下位移云圖

82°工況下塑性變形云圖

支架變形動畫-工況1

支架變形動畫-工況2

分析結(jié)論

1、在兩種工況中，最大應(yīng)力基本超過材料屈服強度，甚至超過材料抗拉強度，因此，部件會發(fā)生塑性變形；

2、支架在兩種工況下，變形都較大；

3、根據(jù)最大等效塑性變形，對比伸長率，支架被破壞風(fēng)險較大，其余部件被破壞風(fēng)險較??；

4、在此分析中，由于運用四面體二階單元，節(jié)點應(yīng)力計算結(jié)果較大，并有剛性單元相連部分網(wǎng)格出現(xiàn)畸變，因此，應(yīng)力結(jié)果比實際情況可能有所偏高。

5、由于用到四面體二階單元，當(dāng)最大應(yīng)力超出材料塑性后，運用塑性變形進行評判。

改善建議

1、支架強度改善：

① 對支架下端縫隙進行滿焊連接

② 增加支架厚度

2、與連接頭部位車身強度改善

① 增加車身與支撐桿連接螺栓的連接個數(shù)

② 增加車身連接板厚度

③ 車身連接板使用更高強度的材料

改善結(jié)果對比

支架下端進行滿焊---支架變形有明顯減小

增加車身與連接頭連接個數(shù)---車身最大應(yīng)力明顯較小，并應(yīng)力集中情況明顯減弱

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