车门外载过开工况强度设计方法及装置与流程

本发明涉及车辆仿真，尤其涉及一种车门外载过开工况强度设计方法。

背景技术：

1、随着中国经济的高速发展，轿车走进了千家万户，人们对于汽车品质的要求越来越高，除常规的使用工况外，车辆还需保证一些非人为因素的误用工况下性能不会受到影响，对于车门系统来说，开关门时不能太费力，否则不容易开启，同时又要求车门在开启一定角度时有保持的作用，防止对人的夹伤等风险，对于车门打开状态，在外载荷下存在过开的风险，如车辆停止在一定的坡路上，打开车门时由于重力的作用会过度开启，或者车门打开状态下，有较高等级的风吹来，风载荷也会造成车门的过度开启，过开状态下载荷较大，需要对相应性能进行考虑，保证在这种非人为因素的外载过开工况下，车门仍保持正常的开闭性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种车门外载过开工况强度设计方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种车门外载过开工况强度设计方法，包括：

3、分别对车门总成和部分车身总成网格划分，其中，部分车身总成为与车门总成外载过开工况相关联的车身部分，车门总成包括车门钣金总成和车门内外饰总成，部分车身总成包括部分车身钣金总成，车门钣金总成和部分车身钣金总成具有钣金零件，车门内外饰总成具有内外饰塑料件；

4、建立有限元模型，将车门总成和部分车身总成按照实车连接关系进行模型装配；

5、对钣金零件和内外饰塑料零件赋予材料及属性，输入材料的非线性特性曲线；

6、设定车门外载过开工况的边界条件；

7、施加重力场及车门初始角速度载荷；

8、设定载荷输出，通过仿真模型进行求解计算；

9、将仿真结果导入后处理软件，提取仿真结果并进行目标评价；

10、如车门外载过开仿真结果不满足目标评价要求，则进行结构优化，直到目标评价合格。

11、进一步地，分别对车门总成和部分车身总成网格划分，还包括：

12、获得车门钣金总成、车门内外饰总成以及车身总成几何数据，在前处理软件hypermesh中抽取中性面，对车门钣金总成以及车门内外饰总成划分四边形网格，对于内外饰总成不同厚度的区域，相应的开放到不同的层中，其螺栓连接处做washer处理，截取部分车身总成模型，对截取完的车身总成抽取中性面，划分四边形网格，对铰链进行六面体网格划分，在厚度方向上最少划分两排网格。

13、进一步地，建立有限元模型，将车门总成和部分车身总成按照实车连接关系进行模型装配之前，还包括：

14、对网格质量进行检查，在hypermesh软件中完成对车门总成和部分车身总成的网格质量检查，并对于不合格的网格进行修改，其中，钣金零件的检查按照结构软件标准进行检查，内外饰塑料零件网格按照塑料件质量检查标准进行检查。

15、进一步地，建立有限元模型，将车门总成、护板总成和部分车身总成按照实车连接关系进行模型装配，还包括：

16、将车门钣金总成、内外饰总成和部分车身总成按照数据连接关系进行装配，焊点采用六面体单元模拟，采用tcl二次开发的自动化程序完成，胶粘采用六面体单元模拟，焊缝采用三棱柱单元模拟，将内外饰总成按照实际装配关系进行连接，卡扣采用刚性单元连接。

17、进一步地，设定车门外载过开工况的边界条件，还包括：

18、对车门总成的车门外载过开工况进行边界条件加载，约束部分车身总成截断面1-6个自由度，车门铰链旋转轴放开轴向转动自由度。

19、进一步地，施加重力场及车门初始角速度载荷，还包括：

20、车门总成处于限位器最大开启角度，整个模型施加-1g的重力场，将车门总成的旋转部分模型节点建立set集合，在集合施加角速度初始载荷，旋转轴为上下铰链的连线中心。

21、进一步地，设定载荷输出，通过仿真模型进行求解计算，还包括：

22、采用动态显示求解，开启几何非线性，选取所有2d和3d单元，建立集合，将集合内的单元建立通用接触对，输出设定为材料的mises应力和塑性应变，提交模型求解进行计算。

23、进一步地，将仿真结果导入后处理软件，提取仿真结果并进行目标评价，还包括：

24、将仿真结果导入后处理软件，提取车门外载过开工况车门总成的过开角度以及车门总成及车身侧钣金件的塑性应变结果，设置过开角度阈值和塑性应变阈值，目标评价标准为过开角度不大于过开角度阈值，且塑性应变不大于塑性应变阈值。

25、进一步地，如车门外载过开仿真结果不满足目标评价要求，则进行结构优化，直到目标评价合格，还包括：

26、如车门外载过开工况仿真结果不满足性能要求，需要对车门或车身结构进行优化，依据车门外载过开工况变形云图，对薄弱位置进行结构加强，其中，结构加强包括增加加强筋、增加连接点、局部结构优化以及增加料厚。

27、另一方面，提供了一种车门外载过开工况强度设计装置，包括：

28、网格划分模块，用于分别对车门总成和部分车身总成网格划分；网格质量检查模块，用于完成对车门总成和部分车身总成的网格质量检查，并对于不合格的网格进行修改，其中，钣金零件的检查按照结构软件标准进行检查，内外饰塑料零件网格按照塑料件质量检查标准进行检查。

29、模型装配模块，用于将车门总成和部分车身总成按照实车连接关系进行模型装配。

30、属性赋予模块，用于对钣金零件和内外饰塑料零件赋予材料及属性，输入材料的非线性特性曲线；

31、边界条件加载模块，用于对部分车身总成施加6个自由度的全约束；

32、载荷加载模块，用于施加重力场及车门初始角速度载荷；

33、车门过开求解模块，用于设定载荷输出，通过仿真模型进行求解计算；

34、性能评价模块，用于将仿真结果导入后处理软件，提取仿真结果并进行目标评价；

35、结构优化模块，用于车门外载过开仿真结果不满足目标评价要求时，进行结构优化，直到目标评价合格。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够对车门外载过开工况进行虚拟预测，在产品设计阶段，通过对车门及部分车身进行精细化建模，对车门可能存在的外载过开工况进行有限元仿真，复现车门过开工况下真实受力情况，对于不满足目标要求的结构，通过对车门或车身结构进行优化，直到性能满足目标，通过前期数智化验证技术，有效提升产品的数智化手段，降低后续产品外载过开造成的质量风险，降低产品后期质量问题带来的重开模具费用及周期成本，降低车门产品索赔的成本，有效提升车门系统性能的开发效率，缩短产品开发的周期。

技术特征：

1.一种车门外载过开工况强度设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种车门外载过开工况强度设计方法，其特征在于，分别对车门总成和部分车身总成网格划分，还包括：

3.根据权利要求2所述的一种车门外载过开工况强度设计方法，其特征在于，建立有限元模型，将车门总成和部分车身总成按照实车连接关系进行模型装配之前，还包括：

4.根据权利要求2所述的一种车门外载过开工况强度设计方法，其特征在于，建立有限元模型，将车门总成、护板总成和部分车身总成按照实车连接关系进行模型装配，还包括：

5.根据权利要求1所述的一种车门外载过开工况强度设计方法，其特征在于，设定车门外载过开工况的边界条件，还包括：

6.根据权利要求1所述的一种车门外载过开工况强度设计方法，其特征在于，施加重力场及车门初始角速度载荷，还包括：

7.根据权利要求1所述的一种车门外载过开工况强度设计方法，其特征在于，设定载荷输出，通过仿真模型进行求解计算，还包括：

8.根据权利要求7所述的一种车门外载过开工况强度设计方法，其特征在于，将仿真结果导入后处理软件，提取仿真结果并进行目标评价，还包括：

9.根据权利要求8所述的一种车门外载过开工况强度设计方法，其特征在于，如车门外载过开仿真结果不满足目标评价要求，则进行结构优化，直到目标评价合格，还包括：

10.一种车门外载过开工况强度设计装置，包括：

技术总结
本发明公开了一种车门外载过开工况强度设计方法及装置，其中，设计方法包括对车门总成和部分车身总成网格划分；将车门总成和部分车身总成按照实车连接关系进行模型装配；对钣金零件和内外饰塑料零件赋予材料及属性，输入材料的非线性特性曲线；设定车门外载过开工况的边界条件；施加重力场及车门初始角速度载荷；设定载荷输出，通过仿真模型进行求解计算；将仿真结果导入后处理软件，提取仿真结果并进行目标评价；对不满足目标评价要求的进行结构优化直至合格；本发明有效提升产品的数智化手段，降低后续产品外载过开造成的质量风险，降低产品后期质量问题带来的重开模具费用及周期成本，有效提升车门系统性能的开发效率，缩短产品开发的周期。

技术研发人员：张雨,肖永富,马明辉,王月,李赫,李景潭,杨涛,刘启龙
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15