技术干货丨OptiStruct 非线性之前车门过开分析（内附模型下载）
紧接上篇《OptiStruct非线性之前车门下沉分析》，本篇将介绍 OptiStruct 非线性系列之车门过开分析，该文涉及的基础模型与上篇模型一致，仅载荷约束及分析目标有所变化，一起来看看本期的内容吧~
分析目的
检验车门在过开滥用工况下的强度性能，需满足加载和卸载位移需求。
工况描述
截取包含前车门总成在内的1/4车模型，截断线处全自由度约束，在车门锁芯处建立局部坐标系，以铰链轴线和锁芯点所形成平面的法向为Y轴，全局坐标的垂向为Z向，局部坐标系原点即为锁芯中心点，同时约束锁芯中心点处在局部坐标系下的Y方向自由度（此处约束为防止施加预紧力时，因欠约束导致计算不收敛）。
模型需要考察车门在全开状态下的极限过开强度，分为四个继承工况：
工况1：对铰链螺栓施加预紧力（可根据企标或螺栓规格设定）；
工况2：对模型施加重力场；
工况3：在锁芯中心点处施加局部坐标系下Y向500N载荷（可根据企标设定）；
工况4：保留约束进行卸载；
目标
在工况3的加载中，考察车门最大开启角度（目标值可根据企标设定）。
在工况4的卸载中，考察车门永久变形角度（目标值可根据企标设定）。
在该模型建模计算过程中，主要关注三点内容：
CONSLI连续大滑移接触。
CNTSTB接触稳定性参数卡片。
NLCTRL非线性控制卡片。
CONSLI连续大滑移接
CONSLI连续大滑移接
除了在铰链位置处添加接触对以外，还需要在限位器拉杆支架与车身侧，限位器与车门侧，以及拉杆和限位器之间建立接触对，如图1所示：
图1 拉杆和限位器的接触面建立接触对
由于车门在极限位置过度开启的过程中，拉杆与限位器之间会产生较大的相对滑移，因此拉杆和限位器之间的接触滑移类型选择为CONSLI，即连续大滑移，如图2所示：
图2 拉杆与限位器之间大滑移接触
CNTSTB接触稳定性参数卡片
CNTSTB接触稳定性参数卡片
由于设置了连续大滑移的接触，因此为了保证接触稳定性需要添加CNTSTB卡片，其详细设置如图3所示：
图3 CNTSTB卡片设置
CNTSTB卡片是用来定义接触控制稳定参数的卡片，适用于几何小变形/几何大变形情况下的非线性静态、非线性瞬态分析中的面面接触以及点面接触，在遇到接触不易收敛，以及在计算接近完成（载荷增量达到0.98-1）时未能收敛情况下，使用该卡片可以保证良好的收敛性；在APSTB中选择Y表示开启接触稳定，S0和S1这两个参数所形成的时域相关的接触稳定缩放因子可以控制计算过程中的接触法向刚度，S0默认为1，在S1处需要设置较小的值如0.1以改善其收敛性，如图4所示：
图4 接触缩放因子曲线
在初始时刻其预接触的法向刚度最大，在计算完成时刻，将会逐渐释放部分法向接触刚度；卡片中的SCALE为法向刚度缩放系数，默认1.0，TRAFAC为切向刚度缩放系数，默认0.1。
NLCTRL非线性控制卡片
NLCTRL非线性控制卡片
在设置非线性控制卡片时，推荐采用NLCTRL以取代NLPARM+NLADAPT组合，NLCTRL包含了NLPARM卡片中的初始载荷增量、收敛准则、最大迭代步等信息，同时也包含了NLADAPT卡片中的时间步长控制、接触收敛控制和CUTBACK次数；NLCTRL采用了力收敛准则，位移收敛准则，力矩收敛准则和旋转位移收敛准则，因此相较于NLAPRM的位移载荷及能量收敛准则，NLCTRL能够提升收敛的精度和稳健性。
图5 NLCTRL非线性卡片
在NLCTRL卡片的收敛准则中，TOLF表示力收敛准则，默认的收敛容差为0.005，TOLU表示位移收敛准则，默认的收敛容差为0.01，TOLM表示力矩收敛准则，默认的收敛容差为0.005，TOLR表示旋转位置收敛准则，默认的收敛容差为0.01，在每个迭代步中，以上四个收敛准则必须全部满足，该载荷增量才能完全收敛。
在设置好接触对，接触稳定性和非线性卡片后，计算得到结果如下：
图6 车门开启位移及角度
图7 车门最大开启角度和回程角度
从图7中的结果可以看出，车门在加载过程的最大开启角度为1.52°，卸载的回程角度为1.44°，其卸载后的永久变形角度为0.08°。
总结
总结
OptiStruct 的连续大滑移接触CONSLI在车门过开的限位器上有良好的接触模拟表现，其NLCTRL非线性卡片在应对具有较强塑性应变和接触非线性的计算模型时，能够有效提升计算精度和收敛稳健性。
