一种碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法与流程

1.本发明涉及一种数字化评估方法，尤其涉及一种零件可靠性的数字化评估方法。


背景技术：

2.近年来，随着汽车行业的飞速发展，市场以及消费者对于汽车驾驶性能、安全性能和舒适性能的要求也在逐步提高。为了确保车辆符合现有法规要求及内部试验标准，当前诸多汽车企业均在不断地改善车辆的质量和乘用体验。
3.众所周知，车辆的开闭件一直都是汽车中十分重要的功能部件，其具有隔绝外部噪声并缓冲来自外部冲击的作用。当前车辆的开闭件通常包括：车门和前后舱盖，这些开闭件在车辆的使用过程中经常被反复的开启和关闭，其同时也是受到外部物体首先接触碰撞的区域。特别是安装在车门上的碰撞压力传感器，其可以用来检测车门受到侧面碰擦或撞击时带来的气压变化信号。为了保证车门上气压信号能够正常工作，在日常使用和非碰撞工况下，车门结构必须密封完整，其所装配的零件不能脱落。以上要求车门零件有效可靠配合的工况，被统称为碰撞滥用工况。
4.在目前的整车设计中，本领域所采用的设计规范尚未包含满足滥用碰撞工况，并符合车门相关零件所需的设计准则。这需要大量的车型经验数据作为支撑，目前所采用的设计准则仅考虑零件的密封性结构尺寸和装配配合。
5.需要说明的是，零件的细节结构尺寸和装配配合尺寸与滥用碰撞工况的关系仍需较长时间进行积累，以形成相应设计准则。此外，该碰撞滥用工况还涉及到不同材料、不同温度下的动态变形，碰撞滥用工况的复杂性也严重影响到设计的准确性。当前缺少相关设计经验，实际零件仍然需要进行多轮碰撞滥用试验，以不断的优化相关零件，直至碰撞滥用试验合格。
6.然而，进行碰撞滥用实验的前提是整车在车间下线和调试完成，其从数据设计完毕到开始碰撞滥用试验的时间间隔高达6个月以上，且在进行碰撞滥用试验时，已经投入了巨额的人力物力，当滥用试验失效时，重新零件设计优化，又需要投入额外的更改设备，并耗费大量时间，单轮需要2个月左右。同时，碰撞滥用试验测试后的零件受外力所收到的损伤不可修复，研发人员又需要重新制造新的整车/车门，其所需的试验周期非常长，而且会耗费企业巨大的开发费用成本以及时间成本。
7.结合目前项目中所存在的痛点问题，现有技术的有限元仿真模拟仅能够针对静力学载荷能够进行精确的模拟，其无法考虑到温度对零件和工况结果的影响，同时该工况的动态模拟冲击载荷过程中零件动态脱落的压力值模型较为复杂，特别是塑料零件在高温下会有软化，冲击受力更容易发生脱落，性能与常温差异性极大。
8.因此，如何在设计初期借助模拟仿真的手段有效模拟零件的实际变形，预测和验证零件的可靠性，并根据实际受力变形情况有针对性的结构改进，减少碰撞滥用试验的次数，缩短产品开发周期，提高整车研发流程的效率就显得尤为重要。为此，本发明开发并设计了一种新的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法，该评估方法可以针对零件前期设计的三维数据快速有效进行验证，以极大程度的提高设计数据的准确性，减少后期工程更改造成的费用和时间的浪费。
10.此外，本发明所设计的这种评估方法能够结合塑料材料对温度敏感的特点，实现在不同温度下对于碰撞滥用工况零件可靠性的快速验证，其能够有效提高对实验结果预测的准确性，非常有利于节约样车成本，并且可以极大提高汽车研发效率。
11.为了实现上述目的，本发明提出了一种碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法，其包括步骤：
12.100：建立金属门钣金结构有限元数据模型，其具有塑料罩盖配合特征；
13.200：基于所述金属门钣金结构有限元数据模型，建立与其适配的塑料罩盖结构有限元数据模型；
14.300：基于所述金属门钣金结构有限元数据模型和塑料罩盖结构有限元数据模型建立实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件；基于实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件试验和/或有限元分析方法，评估金属门钣金结构的可靠性和/或塑料罩盖的可靠性；
15.其中，在评估金属门钣金结构的可靠性时，通过获取金属门钣金结构的内板模型在罩盖连接区域的最大变形值，并将该最大变形值与设定的门钣金结构的最大变形许可值进行比较，以评估门钣金结构的可靠性，当最大变形值超过最大变形许可值时，则通过有限元对门钣金结构进行优化，当最大变形值未超过最大变形许可值时，则认为门钣金结构可靠；
16.其中，在评估塑料罩盖的可靠性时，通过获取塑料罩盖的开始泄气压力值，并将其与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值低于最小压力许可值时，则通过有限元对塑料罩盖进行优化，当开始泄气压力值大于等于最小压力许可值时，则认为塑料罩盖可靠。
17.在本发明的上述技术方案中，发明人设计了一种碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法，其能够解决当前现有技术方案所存在的碰撞滥用工况测试周期较长，零件更改优化周期和费用复杂的问题。本发明所设计的评估方法可以针对零件前期设计的三维结构数据进行快速有效地验证，从而极大程度的提高设计数据的准确性，减少后期工程更改造成的费用和时间的浪费。
18.需要特别说明的是，本发明所设计的这种评估方法能够结合塑料材料对温度敏感的特点，其可以在不同温度下对于碰撞滥用工况零件的可靠性进行快速验证，并能够有效提高对实验结果预测的准确性，非常有利于节约样车成本，极大提高汽车研发效率，具有十分良好的应用前景。
19.进一步地，在本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法中，所述实体金属门模拟件被构造为金属容器，该金属容器的一个面用于安装实体塑料罩盖样件，所述金属容器内设有压力传感器，所述金属容器通过开设于其上的进气口与气压装置连接，所述金属容器还设有排气阀，所述实体金属门模拟件和塑料罩盖均被放置在温度箱内。
20.进一步地，在本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法中，步骤300包括基于实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件试验评估塑料罩盖的可靠性，其包括步骤：
21.301：基于所述金属门钣金结构有限元数据模型和塑料罩盖结构有限元数据模型建立实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件；
22.302：调节温度箱内的温度以及金属容器进气压力的大小和进气时长，获得压力传感器检测到的不同温度下的压力曲线，以获取塑料罩盖开始泄气的压力值；
23.303：将塑料罩盖开始泄气的压力值与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值低于最小压力许可值时，则返回步骤200以通过有限元对塑料罩盖进行优化；当开始泄气压力值大于等于最小压力许可值时，则认为塑料罩盖可靠。
24.进一步地，在本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法中，步骤300包括：基于有限元分析方法评估金属门钣金结构的可靠性，以及基于实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件试验评估塑料罩盖的可靠性，其包括步骤：
25.301：对金属门钣金结构有限元数据模型在锁孔区域和铰链加强板区域施加固定约束，在金属门钣金结构有限元数据模型的内板和外板之间建立气囊模型，初始各项固定均载力，模拟外板变形导致的气压变化引起的变形，获取门内板模型在与罩盖连接区域的最大变形值；
26.302：将最大变形值和门钣金结构的最大变形许可值进行比较，若最大变形值未超过最大变形许可值时，则认为门钣金结构可靠，进行步骤303，若最大变形值超过最大变形许可值，则返回步骤100以对门钣金结构进行优化；
27.303：基于所述金属门钣金结构有限元数据模型和塑料罩盖结构有限元数据模型建立实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件；
28.调节温度箱内的温度以及金属容器进气压力的大小和进气时长，获得压力传感器检测到的不同温度下的压力曲线，以获取塑料罩盖开始泄气的压力值；
29.将塑料罩盖开始泄气的压力值与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值低于最小压力许可值时，则返回步骤200以通过有限元对塑料罩盖进行优化，当开始泄气压力值大于等于最小压力许可值时，则认为塑料罩盖可靠。
30.进一步地，在本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法中，在步骤200中，所建立的塑料罩盖结构有限元数据模型被赋予带缩放因子的塑料材料属性；
31.步骤300包括：基于有限元分析方法评估金属门钣金结构的可靠性和塑料罩盖的可靠性，其包括步骤：
32.301：设置至少三种不同的缩放因子，以分别模拟常温、高温和低温下塑料罩盖的特性；
33.302：对金属门钣金有限元数据模型在锁孔区域和铰链加强板区域施加固定约束，对金属门钣金有限元数据模型施加面均载，模拟气压变化引起的变形，直至塑料罩盖和钣金配合区域开始泄气，获得不同温度下金属门钣金有限元数据模型的内板模型在罩盖连接区域的最大变形值，以及塑料罩盖开始泄气的压力值；
34.303：将塑料罩盖开始泄气的压力值与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值低于最小压力许可值时，则进行步骤304，当开始泄气压力值大于等于最小压力许可值时，则认为塑料罩盖可靠，结束步骤；
35.304：将内板模型在罩盖连接区域的最大变形值与门钣金结构的最大变形许可值
进行比较，以评估门钣金结构的可靠性，当最大变形值超过最大变形许可值时，则返回步骤100以通过有限元对门钣金结构进行优化；当最大变形值小于等于最小变形许可值，则返回步骤200以通过有限元对塑料罩盖进行优化。
36.进一步地，在本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法中，在步骤200中，所建立的塑料罩盖结构有限元数据模型被赋予带缩放因子的塑料材料属性；
37.步骤300包括：实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件试验和有限元分析方法，评估金属门钣金结构的可靠性和塑料罩盖的可靠性，其包括步骤：
38.301：设置至少三种不同的缩放因子，以分别模拟常温、高温和低温下塑料罩盖的特性；
39.302：对金属门钣金有限元数据模型在锁孔区域和铰链加强板区域施加固定约束，对金属门钣金有限元数据模型施加面均载，模拟气压变化引起的变形，直至塑料罩盖和钣金配合区域开始泄气，获得不同温度下金属门钣金有限元数据模型的内板模型在罩盖连接区域的最大变形值，以及塑料罩盖开始泄气的压力值；
40.303：将塑料罩盖开始泄气的压力值与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值低于最小压力许可值时，则进行步骤304，当开始泄气压力值大于等于最小压力许可值时，则认为塑料罩盖可靠，进入步骤305；
41.304：将内板模型在罩盖连接区域的最大变形值与门钣金结构的最大变形许可值进行比较，以评估门钣金结构的可靠性，当最大变形值超过最大变形许可值时，则返回步骤100以通过有限元对门钣金结构进行优化；当最大变形值小于等于最小变形许可值，则返回步骤200以通过有限元对塑料罩盖进行优化；
42.305：基于所述金属门钣金结构有限元数据模型和塑料罩盖结构有限元数据模型建立实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件；
43.306：调节温度箱内的温度以及金属容器进气压力的大小和进气时长，获得压力传感器检测到的不同温度下的压力曲线，以获取塑料罩盖开始泄气的压力值；
44.307：将塑料罩盖开始泄气的压力值与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值低于最小压力许可值时，则返回步骤200以通过有限元对塑料罩盖进行优化；当开始泄气压力值大于等于最小压力许可值时，则认为塑料罩盖可靠。
45.进一步地，在本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法中，所述缩放因子的取值范围为3-5。
46.进一步地，在本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法中，在步骤301中，分别模拟常温、高温和低温的温度至少分别包括23℃、80℃、-30℃。
47.进一步地，在本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法中，所述塑料罩盖的材料为pp+epdm-td10。
48.相较于现有技术，本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法具有如下所述的优点和有益效果：
49.(1)本发明所述的评估方法通过构建金属门钣金结构有限元数据模型、塑料罩盖结构有限元数据模型，利用罩盖气压试验等方法可以组合判断设计数据的有效性，从而对不合理的设计数据进行迭代优化。
50.(2)采用本发明所述的评估方法对碰撞滥用工况零件的可靠性进行评估时，无需设计整车参与试验，其并不需要等待长周期的钣金制造，节省了宝贵的项目时间，并可以有效节省开发费用，防止因可能出现的失效反复优化金属门钣金结构和塑料罩盖模具。
51.(3)采用本发明所述的评估方法所构建的实体测试装置中的温度箱、压力传感器等诸多元件均可以循环使用，仅需更换与塑料罩盖连接的面板即可。
52.(4)本发明所述的评估方法给出了塑料材料在不同温度下的特征属性方法，实现全工况模拟。
53.(5)本发明所述的评估方法可以适用于不同的滥用工况验证(外部受力或气压变化)，其能够对不同材料的零件配合，不同温度特性的零件配合进行失效分析。
附图说明
54.图1示意性地显示了一种车门的结构示意图。
55.图2为图1所示车门的aa’剖面图。
56.图3为本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法在一种实施方式下构建的实体金属门模拟件的结构示意图。
57.图4为图3所构建的实体金属门模拟件与塑料罩盖放置在温度箱中的结构示意图。
58.图5为本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法在一种实施方式下的步骤流程图。
59.图6为本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法在另一种实施方式下的步骤流程图。
60.图7为本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法在又一种实施方式下的步骤流程图。
61.图8为本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法在再一种实施方式下的步骤流程图。
具体实施方式
62.下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
63.在本发明所设计的这种实施例中，具体采用车门作为车辆的开闭件，针对车门零件进行了具体的碰撞滥用工况可靠性的评估。
64.图1示意性地显示了一种车门的结构示意图。
65.图2为图1所示车门的aa’剖面图。
66.结合参阅图1和图2可以看出，在实际设计车门时，车门零件可以具体包括：车门外板1、车门内板2、塑料罩盖3、加强板4和内腔气囊5。
67.基于这种车门零件，采用本发明所设计的评估方法对碰撞滥用工况零件进行可靠性的评估，可以具体包括以下步骤100-300：
68.100：建立金属门钣金结构有限元数据模型，其具有塑料罩盖配合特征。
69.200：基于所建立的金属门钣金结构有限元数据模型，进一步建立与其适配的塑料
罩盖结构有限元数据模型。
70.在本发明上述步骤100和200中，操作人员可以建立车辆开发的三维结构数据模型，即建立上述的金属门钣金结构有限元数据模型以及与其适配的塑料罩盖结构有限元数据模型。
71.需要注意的是，所建立的金属门钣金结构有限元数据模型包括内板模型和内板加强件模型，该金属门钣金结构有限元数据模型为是一个完整的模型，其包含有对应的装配件安装孔、特征筋、翻边、支撑件等细节特征。这些细节特征对结构有局部加强和减弱的作用，能够尽可能准确模拟结构变形。
72.相应地，本发明所设计的这种塑料罩盖结构有限元数据模型也包含对应的装配件安装孔，特征筋，翻边等细节特征。该塑料罩盖结构有限元数据模型与金属门钣金结构有限元数据模型之间的配合关系可以设置为接触配合。
73.在本发明中，发明人在该金属门钣金结构有限元数据模型的内腔中建立有气囊模型，且初始状态为各向压力均匀分布，其能够模拟内腔气压变化所引起的模型结构和配合的变化，如：内板变形、罩盖变形。
74.当然，在动态冲击工况中，可以对金属门钣金结构有限元数据模型，赋予材料碳钢，其为常见材料，具有温度不敏感性。而针对塑料罩盖结构有限元数据模型可以赋予黏弹性材料：聚丙烯(pp)+三元乙丙橡胶(epdm)-td10，塑料罩盖是实验中重点关注的零部件，其有限元模型的准确程度直接关系着动态冲击工况结果的精准性。基于罩盖材料对于温度的敏感性，本发明通过标定材料实验数据，再结合温度缩放因子，可以优化设计处出能够适用于不同温度的塑料罩盖结构有限元数据模型。
75.该塑料罩盖结构有限元数据模型的相关材料性能可以通过不同温度下动态拉伸和静态拉伸材料实验数据标定获得。
76.需要说明的是，pp+epdm+td10是黏弹性材料，其材料屈服特征是与应变率相关的热活动过程。基于erying理论基础，可以获得改进的材料屈服应力公式：
[0077][0078]
式中，σi为内部应力，t为绝对温度；k为boltzmann常数；v为活化体积；sin h-1
(x)是反双曲正弦函数；∈
*
为活化能相关的应变率，ε表示材料自身定义的应变率；n表示缩放因子。
[0079]
因此，在本发明所设计的塑料罩盖结构有限元数据模型中，该塑料罩盖结构有限元数据模型的相关材料性能，可以基于实验数据标定获得。
[0080]
在某些实施方式中，本发明在材料实验数据的基础上，还引入温度缩放因子n，缩放因子n的取值范围可以优选控制在3-5之间，其能够修改该塑料罩盖在动态冲击过程中的屈服应力有限元特征曲线，从而更有效直观的表征动态冲击工况中塑料罩盖的运动形式。
[0081]
300：基于金属门钣金结构有限元数据模型和塑料罩盖结构有限元数据模型，建立实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件；根据实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件试验和/或有限元分析方法，评估金属门钣金结构的可靠性和/或塑料罩盖的可靠性。
[0082]
在评估金属门钣金结构的可靠性时，本发明通过获取金属门钣金结构的内板模型在罩盖连接区域的最大变形值，并将该最大变形值与设定的门钣金结构的最大变形许可值
进行比较，以评估门钣金结构是否满足设计和测试要求。当判断最大变形值超过最大变形许可值时，则通过有限元对门钣金结构进行优化；当最大变形值未超过最大变形许可值时，则认为门钣金结构可靠。
[0083]
相应地，在评估塑料罩盖的可靠性时，本发明通过获取塑料罩盖的开始泄气压力值，并将其与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖是否满足设计和测试要求。当判断开始泄气压力值低于最小压力许可值时，则需要通过有限元对塑料罩盖进行优化；当判断开始泄气压力值大于等于最小压力许可值时，则认为塑料罩盖可靠。
[0084]
图3为本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法在一种实施方式下构建的实体金属门模拟件的结构示意图。
[0085]
图4为图3所构建的实体金属门模拟件与塑料罩盖放置在温度箱中的结构示意图。
[0086]
如图3和图4所示，在实施本发明所述的评估方法时，所需要建立的实体金属门模拟件可以具体构造成内部为空腔的金属容器6。该金属容器的一个面61开有多个仿形孔611，其用于安装实体塑料罩盖样件，以模拟实体塑料罩盖样件在门钣金上的安装状态和配合关系。
[0087]
需要说明的是，在本发明中，所构建的实体金属门模拟件和塑料罩盖均被放置在温度箱7内。其中，金属容器6内设有压力传感器，金属容器6的顶部设有一个进气口62和一个排气阀63，其通过开设于其上的进气口62与气压装置连接。通过进气口62和排气阀63可以实现金属容器6内部空腔的进气和排气，进而控制其内部的压力数值，相关压力数值由气压装置显示。
[0088]
在本发明中，可以具体建立如图4所示的实体测试装置，其包含有：实体金属门模拟件(即金属容器6)，实体塑料罩盖样件，气压装置，压力传感器和温度箱7。操作人员可以通过调节温度箱7内的环境温度，控制气压装置的压力数值，以测量实体塑料罩盖样件在不同温度下开始泄气、脱落时刻的压力值。
[0089]
为了进一步说明本发明所设计的这种碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法的在实际应用时的步骤流程情况，发明人通过了四个具体的实施例，即实施例1、实施例2、实施例3和实施例4对本发明的技术方案进行了详细的说明。
[0090]
实施例1：
[0091]
在该实施例1的实施方式中，其考虑到钣金材料和厚度均为定值，门钣金结构有明确的设计准则，刚度一致性较好，且需要匹配的零件较多，结构短时间很难冻结。而塑料罩盖受到孔大小，形状的影响较大，且对温度敏感，因此，本实施方式中，只对塑料罩盖进行实体测试试验，以对塑料罩盖的结构进行可靠性分析和优化。
[0092]
实施例1所采用的评估方法的步骤流程可以具体参阅图5，图5为本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法在一种实施方式下(即实施例1)的步骤流程图。
[0093]
步骤s1：建立金属门钣金结构有限元数据模型。
[0094]
所建立的金属门钣金结构有限元数据模型是一个完整的模型，其包含对应的装配件安装孔，特征筋，翻边，支撑件等细节特征。其中，细节特征对结构有局部加强和减弱的作用，以尽可能准确模拟结构变形；特别是包含和塑料罩盖匹配的安装孔，翻边特征，其可以用来确定塑料罩盖的周边环境。
[0095]
步骤s2：建立塑料罩盖结构有限元数据模型。
[0096]
所建立的塑料罩盖结构有限元数据模型同样是一个完整的模型，且包含对应的装配件安装孔，特征筋，翻边等细节特征。细节特征对结构有局部加强和减弱的作用，以尽可能准确地模拟结构变形。
[0097]
步骤s3：建立对应的实体金属门模拟件，该实体金属门模拟件由一个厚度较厚，刚性好的的铝制封闭长方体容器组成，其单面局部区域保留和实体塑料罩盖样件配合的特征、厚度，以用来安装实体塑料罩盖样件并进行测试。使用pp+epdm-td10材料，实体化塑料罩盖结构有限元数据模型，以制作实体塑料罩盖样件。
[0098]
步骤s4：基于获得的实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件进一步建立实体测试装置。对于所建立的实体测试装置，将实体塑料罩盖样件安装到实体金属门模拟件上，压力测试传感器的探头通过罩盖上过孔安装在实体金属门模拟件内侧，气压装置利用通气管道连接到实体金属门模拟件的进气口，并整体放置在温度箱内。
[0099]
为了涵盖整车实际使用环境，调节温度箱模拟三种温度状态：常温23℃，高温80℃，低温-30℃；同时，通过调节实体金属门模拟件进气压力的大小和进气时长，并利用压力传感器检测到的不同温度下的压力曲线，通过压力曲线获取实体塑料罩盖样件开始泄气的压力值。
[0100]
步骤s5：设定最小压力许可值为100mbar，将塑料罩盖开始泄气的压力值与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值低于最小压力许可值时，则需要回到步骤s2，通过有限元对塑料罩盖进行优化。
[0101]
步骤s6：当开始泄气压力值大于等于最小压力许可值时，则认为实体塑料罩盖样件结构满足要求，塑料罩盖可靠性合格，三维结构数据冻结。
[0102]
实施例2：
[0103]
在该实施例2的实施方式中，该实施方式将各个实施例的优点结合，考虑到实车环境温度多变性，其对温度不敏感的金属门钣金结构进行了有限元静力分析，对温度敏感的塑料罩盖进行了实体测试试验，以快速准确完成结构可靠性分析和优化。
[0104]
实施例2所采用的评估方法的步骤流程可以具体参阅图6，图6为本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法在另一种实施方式下(即实施例2)的步骤流程图。
[0105]
步骤s1：建立金属门钣金结构有限元数据模型。所建立的属门钣金结构有限元数据模型是一个完整的模型，其包含对应的装配件安装孔，特征筋，翻边等细节特征。
[0106]
步骤s2：建立塑料罩盖结构有限元数据模型。所建立的塑料罩盖结构有限元数据模型是一个完整的模型，其包含对应的装配件安装孔，特征筋，翻边等细节特征。
[0107]
步骤:s3：所建立的金属门钣金结构有限元数据模型，除了包含重要细节特征，还被赋予有金属材料属性，与其他组件的连接通过焊点及胶水连接或者共用节点连接。
[0108]
步骤:s4：对金属门钣金结构有限元数据模型在锁孔区域和铰链加强板区域施加固定约束，并在金属门钣金结构有限元数据模型的内板和外板之间建立气囊模型，初始各项固定均载力，模拟外板变形导致的气压变化引起的变形，获取门内板模型在与罩盖连接区域的最大变形值。
[0109]
步骤s5：将最大变形值和门钣金结构的最大变形许可值进行比较，评估门钣金结构的有效性，当最大变形值超过最大变形许可值，则返回步骤s1以对门钣金结构进行优化，重新构建金属门钣金结构有限元数据模型。
[0110]
步骤s6：当最大变形值未超过最大变形许可值时，则表示门钣金结构具有可靠性，基于金属门钣金结构有限元数据模型和塑料罩盖结构有限元数据模型建立实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件。
[0111]
步骤s7：基于获得的实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件进一步建立实体测试装置。对于所建立的实体测试装置，将实体塑料罩盖样件安装到实体金属门模拟件上，压力测试传感器的探头通过罩盖上过孔安装在实体金属门模拟件内侧，气压装置利用通气管道连接到实体金属门模拟件的进气口，并整体放置在温度箱内。
[0112]
为了涵盖整车实际使用环境，调节温度箱模拟三种温度状态：常温23℃，高温80℃，低温-30℃；同时，通过调节实体金属门模拟件进气压力的大小和进气时长，并利用压力传感器检测到的不同温度下的压力曲线，通过压力曲线获取实体塑料罩盖样件开始泄气的压力值。
[0113]
步骤s8：将塑料罩盖开始泄气的压力值与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值低于最小压力许可值时，则返回步骤s2以通过有限元对塑料罩盖进行优化。
[0114]
步骤s9：当开始泄气压力值大于等于最小压力许可值时，则认为塑料罩盖可靠，三维结构数据冻结。
[0115]
实施例3：
[0116]
在该实施例3的实施方式中，该实施方式无需制造实体塑料罩盖样件和实体门钣金结构样件，其额外投资成本最低，设计优化迭代速度快，通过设置不同温度下罩盖的材料特性参数，利用有限元分析方法来完成全工况模拟。
[0117]
实施例3所采用的评估方法的步骤流程可以具体参阅图7，图7为本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法在又一种实施方式下(即实施例3)的步骤流程图。
[0118]
步骤s1：建立金属门钣金结构有限元数据模型。所建立的属门钣金结构有限元数据模型是一个完整的模型，其包含对应的装配件安装孔，特征筋，翻边等细节特征。
[0119]
步骤s2：建立塑料罩盖结构有限元数据模型。所建立的塑料罩盖结构有限元数据模型是一个完整的模型，其包含对应的装配件安装孔，特征筋，翻边等细节特征。
[0120]
步骤s3：所建立的金属门钣金结构有限元数据模型，除了包含重要细节特征，还被赋予有金属材料属性，与其他组件的连接通过焊点及胶水连接或者共用节点连接。
[0121]
步骤s4：所建立的塑料罩盖结构有限元数据模型，除了包含重要细节特征，被赋予带缩放因子的塑料材料属性；该塑料罩盖结构有限元数据模型与金属门钣金结构有限元数据模型的连接通过设置接触属性连接。
[0122]
步骤s5：设置三种不同的缩放因子，以分别模拟23℃(常温)，80℃(高温)，-30℃(低温)下塑料罩盖的特性；对金属门钣金有限元数据模型在锁孔区域和铰链加强板区域施加固定约束，对金属门钣金有限元数据模型施加面均载50mbar，模拟气压变化引起的变形。面均载以5mbar的间隔不断增大，直至塑料罩盖和钣金配合区域开始泄气(有局部脱开连接)，获得不同温度下金属门钣金有限元数据模型的内板模型在罩盖连接区域的最大变形值，以及塑料罩盖开始泄气时刻的变形和压力值。
[0123]
步骤s6：优选设定最小压力许可值为100mbar，将塑料罩盖开始泄气的压力值与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值大于等于最
小许可压力值，则塑料罩盖可靠性合格，转到步骤s8。
[0124]
步骤s7：当步骤s6中的开始泄气压力值小于最小许可压力值时，则将有限元模拟中内板模型在罩盖连接区域的最大变形值与门钣金结构的最大变形许可值进行比较，以评估门钣金结构的可靠性，当最大变形值超过最大变形许可值，则需要回到步骤s1，并通过有限元对门钣金结构进行优化。当最大变形值小于等于最小变形许可值，则需要回到步骤s2，并通过有限元对罩盖结构进行优化。
[0125]
步骤s8:三维结构数据冻结。
[0126]
实施例4：
[0127]
在该实施例4的实施方式中，该实施方式即采用了实施例3所采用的有限元分析方法，也结合了实施例2这种利用实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件进行实体测试试验，其能够最大限度的验证结构的可靠性。
[0128]
实施例4所采用的评估方法的步骤流程可以具体参阅图8，图8为本发明所述的碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法在又一种实施方式下(即实施例4)的步骤流程图。
[0129]
步骤s1：建立金属门钣金结构有限元数据模型。所建立的属门钣金结构有限元数据模型是一个完整的模型，其包含对应的装配件安装孔，特征筋，翻边等细节特征。
[0130]
步骤s2：建立塑料罩盖结构有限元数据模型。所建立的塑料罩盖结构有限元数据模型是一个完整的模型，其包含对应的装配件安装孔，特征筋，翻边等细节特征。
[0131]
步骤s3：所建立的金属门钣金结构有限元数据模型，除了包含重要细节特征，还被赋予有金属材料属性，与其他组件的连接通过焊点及胶水连接或者共用节点连接。
[0132]
步骤s4：所建立的塑料罩盖结构有限元数据模型，除了包含重要细节特征，被赋予带缩放因子的塑料材料属性；该塑料罩盖结构有限元数据模型与金属门钣金结构有限元数据模型的连接通过设置接触属性连接。
[0133]
步骤s5：设置三种不同的缩放因子，以分别模拟23℃(常温)，80℃(高温)，-30℃(低温)下塑料罩盖的特性；对金属门钣金有限元数据模型在锁孔区域和铰链加强板区域施加固定约束，对金属门钣金有限元数据模型施加面均载50mbar，模拟气压变化引起的变形。面均载以5mbar的间隔不断增大，直至塑料罩盖和钣金配合区域开始泄气(有局部脱开连接)，获得不同温度下金属门钣金有限元数据模型的内板模型在罩盖连接区域的最大变形值，以及塑料罩盖开始泄气时刻的变形和压力值。
[0134]
步骤s6：优选设定最小压力许可值为100mbar，将塑料罩盖开始泄气的压力值与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值大于等于最小许可压力值，则塑料罩盖可靠性合格，转到步骤s8。
[0135]
步骤s7：当步骤s6中的开始泄气压力值小于最小许可压力值时，则将有限元模拟中内板模型在罩盖连接区域的最大变形值与门钣金结构的最大变形许可值进行比较，以评估门钣金结构的可靠性，当最大变形值超过最大变形许可值，则需要回到步骤s1，并通过有限元对门钣金结构进行优化。当最大变形值小于等于最小变形许可值，则需要回到步骤s2，并通过有限元对罩盖结构进行优化。
[0136]
步骤s8：基于金属门钣金有限元数据模型，建立对应的实体金属门模拟件，该实体金属门模拟件由一个厚度较厚，刚性好的的铝制封闭长方体容器组成，其单面局部区域保留和实体塑料罩盖样件配合的特征、厚度，以用来安装实体塑料罩盖样件并进行测试。使用
pp+epdm-td10材料，实体化塑料罩盖结构有限元数据模型，以制作实体塑料罩盖样件。
[0137]
步骤s9：基于获得的实体金属门模拟件和实体塑料罩盖样件进一步建立实体测试装置。对于所建立的实体测试装置，将实体塑料罩盖样件安装到实体金属门模拟件上，压力测试传感器的探头通过罩盖上过孔安装在实体金属门模拟件内侧，气压装置利用通气管道连接到实体金属门模拟件的进气口，并整体放置在温度箱内。
[0138]
为了涵盖整车实际使用环境，调节温度箱模拟三种温度状态：常温23℃，高温80℃，低温-30℃；同时，通过调节实体金属门模拟件进气压力的大小和进气时长，利用压力传感器检测到的不同温度下的压力曲线，以通过压力曲线获取实体塑料罩盖样件开始泄气的压力值。
[0139]
步骤s10：设定最小压力许可值为100mbar，将塑料罩盖开始泄气的压力值与设定的最小压力许可值进行比较，以评估塑料罩盖的可靠性，当开始泄气压力值低于最小压力许可值时，则需要回到步骤s2，通过有限元对塑料罩盖进行优化。
[0140]
步骤s11：当开始泄气压力值大于等于最小压力许可值时，则认为实体塑料罩盖样件结构满足要求，塑料罩盖可靠性合格，三维结构数据冻结。
[0141]
综上所述可以看出，本发明所设计的这种碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法可以极大程度模拟零件实际工作环境工况，极大地提高零部件的开发数据有效性，使得实际滥用工况零件通过率大大提升。
[0142]
在一些优选的实施方式中，相比较于传统技术方案在整车制造完成后所采用的验证手段，本发明所设计的这种评估方法可以显著地有力于提高车辆自主研发过程中数据开发的效率和准确性。
[0143]
此外，本发明所设计的这种碰撞滥用工况零件可靠性的评估方法可以适用于不同数字化研发过程中对数据可靠性的工况验证，其特别适用于受到瞬时外力或气压变化情况下，不同材料的零件配合，不同温度特性的零件配合的失效分析。
[0144]
需要说明的是，本发明保护范围中现有技术部分并不局限于本技术文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
[0145]
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
[0146]
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。