作者：张莉莉 张慧芳
来源：《时代汽车》 2017年第1期
张莉莉 张慧芳 陈西山
河南奔马股份有限公司 河南省长葛市 461500
摘 要： 后背门是汽车的重要部件，需要保证足够的刚度。本文主要以G3 乘用车的后背门作为研究对象，通过有限元分析方法，利用有限元分析软件对其进行了静力学分析，具体主要工作内容为以下几个方面。首先进行了车背门的有限元建模，得到一个完整的车背门有限元模型。然后分析了车背门模态，通过模态分析得到车背门的振动模态，并对车背门振动特性做出评估。接着对车背门进行了有限元静力分析，分析车背门在三种不同工况下的刚度，并根据分析结果，对车门的刚度做出总体评估。
关键词：后背门；乘用车；刚度
1 前言
随着科技的发展进步，产品在趋于多样化、智能化的同时，会不可避免地趋于复杂化。对复杂的工程，人们都希望能在产品生产以前对设计方案进行精确的试验、分析和论证，这些工作需要借助计算机实现，就是计算机辅助工程，即CAE。CAE是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的一个综合过程，关键是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。有限元是CAE的关键技术，在汽车设计和优化过程中发挥着极其重要的作用。
CAE计算机工程分析采用虚拟方法对结构性能进行模拟仿真，预测机构性能，优化结构设计，为产品研发提供了指南。为解决实际工程问题提供依据。在整个汽车CAE分析对汽车结构强度、刚度、车辆的振动噪声、舒适平顺性、耐久性、多刚体动力学、碰撞、乘员的安全性以及动力总成的性能方面进行模拟仿真分析、预测结构性能、判断结构的合理性、优化结构的设计。它可解决汽车在使用过程中的质量问题，大大提高汽车的研发水平。
本文以汽车后背门为例，通过CATIA建立CAD模型，利用分析软件对其扭转刚度进行有限元分析，从而验证模型是否满足设计要求。
2 后背门有限元分析
2.1 有限元模型的建立
解放汽车图片
有限元模型根据后背门数模建立，后背门模型如图1（a）、（b）所示。
后背门的节点数量为60315，单位数量为59821，模型重量为12.0Kg。
2.2 材料属性
车门一般由车门外板、车门内板、内外板加强板、铰链等组成。内外板通过包边形成一个刚性框，原车车门各部件材料及板厚如表1。
2.3 边界条件
约束：1.约束铰链处除绕Y轴转动以外的自由度；
2.约束内板右后角向内约25mm处垂向自由度；
载荷：Step1：考虑自重；
Step2：保持重力，加载点施加垂向载荷267N；
Step3：保持重力，移除外载。大通eg10
加载点：内板左后角向内约25mm处；
观测点#1：外板左前角向内约25mm处；
观测点#4：外板左后角向内约25mm处；
观测点#2/#3：分别与#1/#4对称。
2.4 计算结果
2.4.1 位移/应力云图
7座商务车>q5图片 2.4.2 分析结果
对设计车后背门进行扭转刚度分析，结果如下表2、3所示：
相对扭转角α=ATAN（（#4-#3）/L2）-ATAN（（#1-#2）/L1）
从分析结果可以看出：设计车后背门的扭转刚度较好。
3 结论
本文基于有限元分析软件，根据试验确定加载方式，建立后背门有限元模型和确定分析工况加载，
进行静力学计算，得到了后背门的各测点的应力分布状况，通过与试验进行对比，验证了有限元分析模型的正确性，为后背门的结构改进提供了可靠的参考依据。通过对有限元计算结果与试验结果的的对比分析，从对比曲线中可以看出，对于后背门应力分布状况，后背门的有限元计算结果与试验结果一致，只有少数几个点存在偏差，但数值相差不大。从上述的结果对比分析可知，有限元模型的相关参数设置比较合适。同时，也可以看出，该后背门钣金结构的局部强度和刚度较为理想。
大众gol 参考文献：
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[2] 姜连勃，王绍春. 汽车车门设计[J]. 汽车技术.
[3] 黄天泽、黄金陵. 汽车车身结构与设计[M].北京：机械工业出版社.
考斯特16座大约多少钱 [4] 谷正气等. 轿车车身[M]. 人民交通出版社.
作者简介
张莉莉： （1991.1—），女，河南人，学士，助工，从事专用底盘设计工作。
张慧芳： （1992.6—），女，河南人，学士，助工，从事专用底盘设计工作。
陈西山： （1966.11—），男，河南省太康市，硕士研究生，高级工程师。
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