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实例探究 | 门铰链下沉实验CAE分析

上海艾羽信息科技有限公司

11月前浏览2178

一

门铰链下沉实验CAE分析

实验问题描述

实验方法

将铰链安装在刚性台架上；
按照图1所示方向分别施加490N，800N，1000N的力（尺寸单位：mm）；
分别在车门关闭位置和车门开启位置进行实验，且使用同一组铰链；
分别记录施加三种力时，在测量位置的塑性变形量和永久变形量。

图1 实验加载方式

数据解释

数据中有刚性台架、上下铰链总成、刚性门框（如图2所示）；
铰链总成和刚性台架和刚性门框分别通过两个M8螺栓连接，安装孔在铰链上；
注意在铰链零件的子集中有两种状态的车门件（关闭状态和打开状态），CAE分析时保留对应的车门件；

图2 三维CAD模型示意图

二

门铰链下沉实验CAE分析

有限元分析结果

有限元模型

基于上面的描述，有限元分析包括四个状态，12个工况。四个状态的有限元模型如图3所示。模型中，台架简化为刚体。

图3前门铰链车门开启状态

图4前门铰链车门关闭状态

图5后门铰链车门开启状态

图6后门铰链车门关闭状态

有限元结果

由于模型已经进入塑性或破坏状态，所以需要定义合理的材料应力-应变曲线。但由于并没有提供准确的材料应力-应变曲线，分析时应力-应变曲线均基于实际的工程经验，故分析结果会存在一些误差，但基本可以反映结构的变形及破坏趋势。各状态下有限元分析的云图见图7-图10，各状态下的塑性变形量如表1所示。

由图7-图10所示，各个工况下，铰链车门件基本均进入了屈服状态，在后门铰链车门关闭状态下，车门件甚至发生了破坏(破坏强度450Mpa)。由表1也可以发现，在后门铰链车门关闭状态下的塑性变形量已经很大，这是因为此种状态下，车身件上面的4个螺栓只有3个在承受剪力，结构的刚度大大降低。

车门件，490N

车门件，800N

车门件，1000N

图7 前门铰链车门开启下车门件的应力云图

车门件，490N

车门件，800N

车门件，1000N

图8 前门铰链车门关闭下车门件的应力云图

车门件，490N

车门件，800N

车门件，1000N

图9 后门铰链车门开启下车门件的应力云图

车门件，490N

车门件，800N

车门件，1000N

图10 后门铰链车门关闭下车门件的应力云图

表1 各状态下测量位置的塑性变形量

来源：艾羽科技

通用汽车新能源材料螺栓 ANSYS

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首次发布时间：2023-12-09

最近编辑：11月前

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