科技与创新I Science and Technology&Innovation{2021年第04期|文章编号：2095-6835( 2021)04-0068-02
黄杰文
(江铃汽车股份有限公司，江西南昌330200)
深圳2手车市场摘要：为了校核某型商用车后车门的刚度性能，基于有限元方法建立车门网格模型，分别对其横向刚度和垂向刚度进行静态分析，得到其各点的变形，其位移值均小于目标值，因此其满足设计要求。该分析方法具有较高的可靠性，能够为实际工程应用提供科学指导和借鉴。
关键词：车门；有限元；刚度；位移
中图分类号：U463.83文献标志码：A
1引言
车门是非常重要的车身覆盖件，其主要由外板、内板、加强板、玻璃升降器和铰链等部件组成，其通过
铰链与白车身连接一起形成一个闭合空间，并起到保护驾驶员安全的作用。车门刚度是指在一定作用力下抵抗变形的能力，通过作用力与及其变形量的比值来确定，是车门极其重要的静态特性，车门刚度性能不足会引发车门卡死、密封性差、噪声和振动等问题，对车辆的舒适性和安全性有较大影响。为了验证某型商用车后车门的刚度性能，基于CAE技术建立后车门有限元模型，分别对其横向刚度和垂向刚度性能静态分析，以评判其结构的合理性，并且为后续的轻量化提供科学指导和借鉴。
2有限元分析基本思想
有限元分析的基本思想是将结构离散化处理，然后通过节点建立微分方程，再将其变量演变为节点值与插值函数构成的表达式，最后通过变分原理求解，力与位移的平衡方程为［1-2］：
f=Kq/1)式(1)中：f为结构的载荷列阵；K为结构的刚度矩阵；q 为结构节点的位移列阵。
3建立有限元模型
为了提升求解精度并且节省计算时间，将某型商用车后车门的三维模型导入至Hypermesh软件中［3-4］，抽取各个零部件中性面，删除对刚度性能影响较小的几何特征，对其缺失面进行填充，采用8mm的壳单元对各个零部件进行网格划分，采用ACM2单元模拟焊点连接，采用RBE2单元模拟螺栓连接，根据各个零部件的材料牌号和厚度建立材料属性并加载，以此建立后车门座有限元模型如图1所示。
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4刚度性能分析
4.1横向刚度
车门横向刚度包括窗框横向刚度和车身腰线开口部横
DOI：10.15913/jki.kjycx.2021.04.026
向刚度，基于后车门有限元模型，采用Nastran软件［5-6］约束铰链处12345的自由度，约束锁扣处23的自由度，约束缓冲块处接地点的123456自由度，分别在窗框内侧棱线的内点、中点和外点沿Y方向施加-100N的载荷，以此对其进行静态分析，得到其位移云图，如图2、图3、图4所示。由图2可知，车门窗框在内点的位移为1.66mm。由图3可知，车门窗框在中点的位移为2.17mm。由图4可知，车门窗框在外点的位移为2.89mm。三点的位移均小于目标值(5mm)，因此，该后车门窗框横向刚度性能符合设计标准，能够满足使用要求。
图1后车门有限元模型
同样基于后车门有限元模型，并采用Nastran软件约束铰链处12345自由度，约束锁扣处23自由度，约束缓冲块处接地点12346自由度，在内板重要车身腰线中点下方50mm处分别沿Y方向施加-100N和100N的载荷，以此对其进行静态分析，得到其位移云图，如图5和图6所示。由图5可知，参考点5减去夹心取力器
参考点4的位移为0.354mm，参考点5减去参考点6的位移为0.32mm。由图6可知，参考点5减去参考点4的位移为0.718mm，参考点5减去参考点6的位移为0.68mm。两者的位移均小于目标值(2mm)因此，该后车门车身腰线开口部横向刚度性能也满足设计要求。
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I 科技与创新
----3 946E
Contour Plot Displaceme
—--6 663E^
图2后车门窗框内点的位移云图---'9379E--1.230E Max= 6.919
—-1.072E
—6.031 E —-1.345EI
3.341 E-8.026E 1.271E
Contour Plot Displaceme
-2477E-
-1.540E
图 3 后车门窗框中点的位移云图-2.009E 图4后车门窗框外点的位移云图
图5后车门腰线加载-100 N 的位移云图图6后车门腰线加载100 N 的位移云图
1486E-
4.2垂向刚度
基于后车门有限元模型，采用Nastran 软件约束铰链处
12345自由度，约束锁扣处2自由度，在锁扣处沿Z 方向施
加-800 N 的载荷，对其进行静态分析。后车门垂向位移云
图如图7所示。由图7可知，该车门外点的位移为0.659mm ,
小于实际工程要求值/ 2 mm )，因此，满足垂向刚度性能设
江西江铃汽车
计要求。图7后车门垂向位移云图
综上所述，该后车门的横向刚度性能和垂向刚度性能均 符合要求，能够有效避免发生失效和故障，为进一步的轻量
化设计提供了理论基础和参考。
5结论
采用有限元方法建立某型商用车后车门网格模型，分别
对其进行约束和加载，得到了其各种工况的位移云图，其横 向刚度和垂向刚度均符合设计要求，验证了其合理性和可行 性。该分析方法能够提升产品开发效率，节省试验费用，为
工程应用提供了重要参考依据，有很重要的工程应用意义。 参考文献：
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作者简介：黄杰文(1977—)，男，江西抚州人，硕士，中
级工程师，主要从事车辆工程研究。
〔编辑：张思楠〕
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