科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·162·2023年第14期
文章编号：2095-6835（2023）14-0162-03
邹宾兴
（江铃汽车股份有限公司，江西南昌330200）
摘要：为了识别某SUV尾门综合性能的风险，首先搭建尾门总成网格模型，然后进行抗凹性能和弯曲性能仿真，分析结果表明其各个区域的变形均符合要求。再通过垂向稳定性和横向稳定性仿真结果可知，其位移值均满足标准。最后进行载疲劳和猛关疲劳分析，其损伤值均小于1，符合疲劳要求。因此该尾门的各项性能都能够满足设计标准，拥有良好的综合性能，具有十分重要的实际工程意义，能够为后期的优化设计提供借鉴。
关键词：尾门；抗凹；弯曲；稳定性
中图分类号：U463.3文献标志码：A DOI：10.15913/jki.kjycx.2023.14.049
尾门是乘用车车身系统重要的零部件，主要包括尾门外板、尾门内板和尾门加强板等。驾乘人员会经常开关尾门，其综合
性能直接影响车辆整体的可靠性和稳健性。刘宇等[1]基于Abaqus对尾门进行刚强度仿真，并与台架试验相结合，表明其力学力能符合设计目标。乔春晓[2]通过自由模态分析得到了其固有频率，同时基于灵敏度分析方法优化了其板件厚度，提升了模态性能。李多等[3]基于刚度性能仿真获取了其薄弱区域，提出了优化改进方案，使其刚度达标，并实现了轻量化。吴和兴等[4]针对尾门开裂问题，基于多体动力学模型获取了其载荷，以此进行疲劳性能分析，改进了薄弱区域，并通过了台架试验验证。
为了识别某SUV尾门综合性能的风险，首先搭建尾门总成网格模型，分别进行抗凹、弯曲、垂向稳定性、横向稳定性、过载疲劳和猛关疲劳分析与评估，以此验证其各项性能是否满足设计要求，提前识别风险，为设计与优化提供科学参考和借鉴。
1搭建尾门总成网格模型
某SUV尾门主要包括尾门外板、尾门内板和尾门加强板等，其中尾门外板厚度为0.8mm，尾门内板厚度为0.8mm，尾门的总质量为18.5kg。将尾门几何模型导入至Hypermesh软件[5-6]中，删除对其性能影响不大的部件，抽取其各个零部件的中面，基于Quick edit 功能键对其各个中面进行几何前处理和修复，并删除多余的特征线。为了同时保证计算精确度和迭代时间，采用6mm×6mm的混合单元对其进行网格离散化，焊缝和焊点连接分别采用Hexa和Acm单元模拟。通过Mat1类型建立各项同性的材料属性，弹性模量是2.1×105MPa，泊松比是0.3，密度是7.8×10-9t/mm3，根据上述方法对尾门进行网格划分，同时了为提升仿真精度，截取部分车身后端的模型，采用同样的方法建模，最终建立尾门总成网格模型如图1
所示。
图1尾门总成网格模型
2抗凹性能分析与评估
尾门抗凹性能是在相应的位置加载相应的载荷，以此抵抗其变形的特性。为了识别尾门的薄弱位置，首先根据尾门总成网格模型，采用Abaqus软件[7]约束尾门铰链安装孔处、锁扣处和缓冲块处的全部自由度，在尾门外板下半区域加载法向0.002MPa的压强，然后在薄弱位置选取3个参考点，以直径为80mm的刚性圆盘向参考点施加120N的法向压力，并约束刚性参考点局部坐标系下X向和Y向平动自由度，以及X 向、Y向和Z向转动自由度。
图2为尾门P1点变形云图，其最大变形为2.445mm，实际工程标准为小于5mm
，因此符合设计标准。
图2尾门P
1
点变形云图
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图3为尾门P 2点变形云图，其最大变形为2.825mm
，也符合设计标准。
图3尾门P 2点变形云图
图4为尾门P 3点变形云图，其最大变形为0.401mm ，同样满足设计要求。
图4尾门P 3点变形云图
3弯曲性能分析与评估
尾门弯曲性能主要考核其在开启状态下，抵抗极限载荷的变形能力和强度能力。因此约束车身侧铰链所有自由度，约束支撑杆车身侧安装孔全部自由度，将尾门旋转至最大开启角77.5°，首先加载尾门自重，然后在锁扣处加载600N 垂直向下的载荷。尾门弯曲位移云图如图5所示，由图5可知，当其在极限载荷作用下，其最大变形为1.815mm ，设计要求小于
3mm 。尾门弯曲塑性应变云图如图6所示，其最大塑性应变为0.0008，设计标准要求小于0.01，因此该尾门满足弯曲性能要求。
图5尾门弯曲位移云图
图6尾门弯曲塑性应变云图
4垂向稳定性分析与评估
尾门垂向稳定性是指其在全开状态下，抵抗切向
变形的能力。约束车身断面所有的自由度，首先加载尾门自重，沿开启切线方向，在翻边中心处加载250N ，以此进行准
静态仿真。尾门垂向变形图如图7所示，其最大位移为3.936mm ，工程设计标准为小于10mm ，因此该尾门的垂向稳定性较好，满足设计要求。
图7尾门垂向变形云图
5横向稳定性分析与评估
尾门横向稳定性是指其在微开和全开状态下抵抗横向变形的能力。约束车身断面全部自由度，约束锁扣纵向平动自由度，首先加载尾门自重，然后在微开和全开时分别在尾门侧向加载120N 。图8为尾门微开时的变形云图，其侧向最大位移为1.039mm ，目标要求低于3mm ，因此能够满足使用要求。
图8尾门微开时的变形云图
图9为尾门全开时的变形云图，其侧向最大位移
为1.253mm ，目标要求小于4mm ，因此也符合性能
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要求。
图9尾门全开时的变形云图
6过载疲劳性能分析与评估
尾门过载疲劳主要是验证当尾门在过载状态下的耐久性。约束车身断面全部自由度，使尾门处于全开状态，在尾门质心处施加100N 的过开力，由此得到其强度和变形结果，再基于nCode 软件[8]导入各个材料的S -N 曲线，循环加载40000
次，得到其疲劳损伤云图，如图10所示。
由图10可知，尾门的损伤均为0，目标要求小于1
，由此表明尾门不会发生失效，满足要求。
图10尾门过载疲劳云图
7猛关疲劳性能分析与评估
尾门猛关疲劳主要是识别尾门在猛关状态下的耐久风险。约束车身断面全部自由度，使尾门处于微开状态，给尾门加载12J 能量关门，循环加载20000次，得到其疲劳损伤云图，如图11所示。
由图11可知，其最大损伤为0.302，位于尾门内板翻边处，符合设计要求。
8结论
采用有限元方法搭建尾门网格模型，通过抗凹性能分析可知其最大变形为2.825mm ，通过弯曲性能分析可知其最大变形为1.815mm ，其最大塑性应变为
0.0008，基于垂向稳定性分析可知其最大变形为3.936mm ，根据横向稳定性分析可知其最大变形为1.253mm ，过载疲劳和猛关疲劳分析结果表明其损伤分别为0和0.302，因此该尾门的综合性能均符合设计标准，能够满足客户使用要求，具有较高的可靠性，
为后期进一步的优化提供了科学参考。
图11尾门猛关疲劳云图
参考文献：
[1]
刘宇，张晶晶.基于ABAQUS 的某SUV 尾门力学性能仿真研究[J].汽车实用技术，2021，46（2）：120-122.[2]
乔春晓.基于灵敏度分析的微客尾门模态优化[J].农业装备与车辆工程，2020，58（1）：116-119.
suv车[3]李多，代德才，王帅，等.基于刚度要求的SUV 车型尾门
轻量化研究[J].汽车实用技术，2017（19）：106-109.[4]吴和兴，刘洲，赖余东.某SUV 尾门开关疲劳耐久分析及
优化[J].井冈山大学学报（自然科学版），2021，42（5）：85-88.[5]
柳校可，袁美霞，刘琪，等.基于Hypermesh 的汽车吸能盒结构参数优化设计[J].机械设计，2022，39（增刊1）：44-49.
[6]高世阳.基于HyperMesh 的商用车铝合金轮毂有限元分析
[J].汽车科技，2022（1）：43-47，34.
[7]刘艳萍，林方军，王海龙，等.基于Abaqus 多级缸柱塞焊
缝失效分析的研究[J].机械强度，2022，44（3）：719-725.[8]
李长江，周井玲，许波兵，等.基于ANSYS 与nCode 的损伤钻杆疲劳寿命分析[J].现代制造工程，2023（5）：85-90.————————
作者简介：邹宾兴（1986—），男，江西宜丰人，硕士，中级工程师，主要从事汽车研发制造。
（编辑：张超）
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