整车碰撞仿真：白车身接头刚度的分析方法和流程讲解
导读：大家好，我是仿真秀才，仿真秀专栏作者，从事结构耐久仿真分析13年，有二十多款自主品牌及合资车开发经验，具备整车、开闭件、白车身、底盘、内外饰方面的强度 刚度 疲劳损伤分析。前不久，我原创首发的文章《Abaqus乘用车机舱盖SLAM分析建模step by step》引发了汽车研发工程师在后台索要模型文件，为此我开通了个人仿真秀技术专栏。
本文主要阐述了发盖slam分析建模的主要方法及主要连接方式、载荷、约束以及设计目标。其中slam分析目的主要是考察发盖的相应钣金和焊点的强度刚度性能，这个内容可以参考仿真秀的视频教程《一套新手自学整车碰撞仿真分析的奥秘》，欢迎朋友们在文章下方留言与我技术交流。一、研究范围
对白车身上的主要接头进行刚度的量值进行分析，主要是为了了解其刚度特性，为车身的结构设计提供参考依据，本文阐述了车身接头刚度的分析方法作为学习者的参考。二、流程图解
有限元模型的建立主要采用Hypermesh或者其他相关的有限元前处理软件，计算求解器采用Nastran。三、建模方法及计算结果
网格划分是建模的第一步，网格划分的总则有以下注意事项：（1）原则上，厚度<5mm的零件采用壳单元划分网格，厚度≥5mm的零件采用实体单元划分网格；（2）壳网格要求尽量使用四边形单元，可以采用少量三角形单元进行过渡；实体网格要求采用六面体单元划分，可以采用少量的五面体或四面体单元进行过渡，一般车身冲压件采用壳单元划分网格，底盘铸造件、活动构件（铰链、限位器等）采用六面体实体单元进行网格划分。网格可用的单元类型如图2所示；刚性单元在外表面划分网格，然后向内偏置厚度的一半，这样给接触算法足够的时间捕捉渗透的节点，同时也能很好的代表出表面几何；（4）采用几何或单元offset建模法避免模型干涉；（5）保留主要几何线，网格要与几何保持良好的贴合；（6）需要布置焊点的翻边处至少画两排平行网格，避免出现三角形；（8）被分析零件或关键区域的网格一定要细化，在应力分析中，螺栓连接区域、应力集中区域、接触区域网格可细化至0.5mm；（12）非分析零件但与分析零件相关的零件模型可以简化；（13）非结构件可以不划分网格，其质量可以用集中质量单元加载在质心上。共用总成建模标准网格大小8*8mm，也可根据项目需求或特殊件的要求采用合适的网格大小，对于分析的一些大型钣金件网格大小可以是10*10mm，内饰件网格大小可以是6*6mm或4*4mm，底盘结构件网格大小可以是5*5mm或3*3mm。最大最小尺寸上下浮动50%。网格质量如图4所示：- 钣金采用平面四面体单元或者三角形单元（不超过5%）；
- 结构胶采用Reb2+solid+Rbe3模拟（acm方法）；
从白车身模型上截取单个接头。确定大概的接头中心，1、4接头截取断面距离接头中心距离为250mm， 如图6：2、3、5、6、7接头截取断面距离接头中心距离为300mm，如图7：单独测试某一接头刚度的时候，非加载端全约束，在加载端分别施加正交的扭矩，使得截断梁在垂向、侧向或者前后方向产生弯曲，扭矩值1.0E6Nmm。扭矩加载方向与接头梁的轴向正交。并与整车坐标系的X Y Z（垂向、侧向、纵向）基本匹配，如图8：- d为加载后接头端部加载点在加载方向的位移值，L为接头端部加载点与接头中心的距离，
- 接头刚度设计参考目标值：1.0E+8Nmm/rad
模型计算结果为：格式为op2的位移云图，如图11所示：试验与CAE建模过程中都存在一定的误差，要保证CAE分析值与试验结果一致，在有限元分析中必须满足以下三个方面的要求：- 第一，网格划分可能出现误差：要建立详细的有限元模型，模型网格划分必须精细；
- 第二，CAE模型的所有材料参数必须与实际一致，包括钣金件、焊点、玻璃和胶等；
- 第三，在计算白车身扭转刚度时，有限元模型的约束加载方式必须和试验的完全一致。
好了，由于篇幅的原因，今天就写到这里。更多汽车设计仿真内容请关注我在仿真秀技术专栏。获赞 10082粉丝 21541文章 3537课程 219
