图1　锁机构模型示意图

1.1.1　运动副及弹簧的建模

在slam分析模型中，主要运动副机构有两处：上下铰链的运动副、锁处的运动副。两处的运动关系都是只有一个转动自由度。

1.1.1.1　ABAQUS的运动副、扭簧定义

ABAQUS中铰链采用connector单元模拟， rod单元Type为CONN3D2,需定义局部坐标系，指定相应的转动轴。其中ABAQUS中，connector单元的属性如下图所示。system的建立方法参考悬架系统建模指南。

图2　ABAQUS中connector单元及属性示意图

对于锁处扭转弹簧的模拟，需要指定相应的connector behavior来定义相应的扭转弹簧特性。具体关键词的定义如下图所示。其中connector constitutivie reference指定转动偏转角度，单位为弧度，connector elasticity指定弹簧刚度的参数，component为指定相应的自由度方向。

图3　ABAQUS中扭转弹簧的参数设置

1.1.1.2　Ls_dyna的运动副、扭簧定义

Ls_dyna中，通过利用revolute joint来模拟铰链的运动，同时，利用revolute joint来指定锁扭簧的运动。在锁处需定义两个单元一个是revolute joint，一个弹簧discrete，如下图所示。

图4　Ls_dyna中定义revolute joint和discrete示意图

扭转弹簧的定义需要在element_discrete中的offset指定扭转偏转角度，利用MAT_S01——*MAT_spring_elastic来定义弹簧刚度。如下图所示。

图5　Ls_dyna中定义扭转弹簧参数示意图

1.2　白车身的建模

白车身建模参考振动与噪声分析的一般建模标准。

1.3　密封条的建模

车门和白车身上的密封胶条一般采用实体单元来建模，表面蒙一层壳方便做接触来用。建模时需注意考虑密封胶条的变形，尽量避免由于网格划分不合理导致出现的负体积，变形过大等以致计算退出。密封胶条的材料为橡胶，一般采用超弹性材料。对于橡胶材料的本构模型较多，参数较多，这里不详细阐述。一般主要采用橡胶模型本构为Mooney-Rivlin模型。

1.3.1　ABAQUS的橡胶定义

ABAQUS中，橡胶材料模型的定义为，超弹性材料，Mooney-Rivlin模型，关键词如下图所示。

图6　ABAQUS超弹性橡胶Mooney-Rivlin模型定义示意图

1.3.2　Ls_dyna的橡胶定义

Ls_dyna中，橡胶材料模型的定义一般采用的MAT27号材料模型，具体的关键词如下图所示。示例中采用的是试验数据输入，输入相应的单轴拉伸试验曲线。此处注意设定该材料为不可压缩材料的泊松比在0.49~0.5之间。

图7　Ls_dyna超弹性橡胶Mooney-Rivlin模型定义示意图

同时，显式计算中需要对橡胶材料指定相应的沙漏控制卡片。

在显式计算中，由于橡胶材料的特性等原因，出现负体积、步长突然增加导致计算终止和大幅增加的时候，可以将橡胶材料的本构模型改为MATL1材料类型，相应的材料参数参考线弹性材料模型定义方法。

1.4　特定焊点的建模

由于疲劳分析的限制，需要对开闭件系统的焊点进行相应的更改（与Q/FPT 7002058—2012 振动与噪声分析的一般建模标准中不同）。需要将slam分析疲劳的焊点更改为节点融合对齐的梁单元。

ABAQUS、Ls_dyna中，slam分析的焊点定义如下图所示。ABAQUS中为B31梁单元，Ls_dyna中为beam梁单元。

图8　ABAQUS中焊点模型示意图

图9　Ls_dyna中焊点模型示意图

1.5　接触的定义

在slam分析中主要是采用两种接触类型：CONTACT和TIE。其中TIE主要用于胶和焊点、密封胶条和车门以及车身的连接的模拟。主要需要定义接触的是密封胶条、车门钣金，以及白车身相关部件。

1.5.1　ABAQUS的接触定义

在ABAQUS中，将模型中有可能发生接触的零件定义在*GENERAL CONTACT中。主要keyword示例如下：

*CONTACT

*CONTACT INCLUSIONS

all,

*SURFACE PROPERTY ASSIGNMENT, PROPERTY = THICKNESS

all, , 0.9

*CONTACT PROPERTY ASSIGNMENT

all, , fric

1.5.2　Ls_dyna的接触定义

在Ls_dyna中，将模型中有可能发生接触的零件定义在*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE中。keyword示例如下：

*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE_ID

2

145 1

0.2 0.15

0.9 0.9

1 0.1

2　工况定义

slam工况通过施加初始角速度进行加载。将整个车门系统含附件、质量点、铰链部分等定义一个节点set。

2.1　ABAQUS的工况定义

在ABAQUS中，通过如下keyword来对上述set施加：

*Initial Conditions, type=ROTATING VELOCITY, DEFINITION=NODES

door_velocity, 2.32, 0., 0., 0.,

101,201,

door_velocity为节点集，101、201为节点ID，用定义101指向201的向量方向，旋转方向为绕该向量的旋转方向。

前处理软件hypermesh目前不支持该关键词，需自行编辑inp文件。

2.2　Ls_dyna的工况定义

在Ls_dyna中，通过如下keyword来对上述set施加：

*INITIAL_VELOCITY_GENERATION

143 3 1.44 0.0 0.0 0.0

1590.53177-898.60082237.921953 0.0453582 0.01746 0.9988182 0

143为set ID，3为set的type，1.44为角速度（rad/s），1590.53177等三位为向量基点，0.0453582为确定该向量方向cosine值。

前处理软件hypermesh关于向量的cosine值需自行计算，或采用primer软件、hypercrash软件定义。

3　输出定义

结果的输出除应力、应变、位移等常规输出项，需输出内能、动能、沙漏能、总能量等，以检查模型结果正确性。

3.1　ABAQUS中的输出定义

根据疲劳分析的需要，需要将焊点的节点力输出以及焊点连接的单元厚度。输出的主要关键词如下所示。

*OUTPUT, FIELD, NUMBER INTERVAL = 105

*ELEMENT OUTPUT, ELSET = weld_out

NFORC,

STH,

*NODE OUTPUT,NSET = door_velocity

U,

*OUTPUT, FIELD, NUMBER INTERVAL = 105

*ELEMENT OUTPUT, ELSET = DOOR

S,

MISES,

*NODE output, NSET = V_node

V,

*OUTPUT, HISTORY

*ENERGY OUTPUT

ALLAE,

ALLIE,

ALLSE,

ALLVD,

ALLWK,

ETOTAL,

*END STEP

3.2　Ls_dyna中的输出定义

根据疲劳分析的需要，Ls_dyna中的主要输出内容如下所示。

*DATABASE_GLSTAT

1.0000E-03 3

*DATABASE_MATSUM

1.0000E-03 3

*DATABASE_NCFORC

1.0000E-03 3

*DATABASE_NODFOR

1.0000E-03 3

*DATABASE_NODOUT

1.0000E-03 3

*DATABASE_RCFORC

1.0000E-03 3

*DATABASE_BINARY_D3PLOT

$$ DT/CYCL LCDT BEAM NPLTC

1.0000E-03

0

*DATABASE_BINARY_D3DUMP

1.0000E-03

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