一种基于CAE分析的全塑尾门分析优化方法与流程

本发明涉及计算机辅助工程(cae)技术，具体涉及一种对全塑尾门分析优化的cae分析的方法，即利用cae技术对全塑尾门进行分析优化。

背景技术：

汽车尾门的抗弯曲刚度，抗扭转刚度以及一阶模态值是全塑尾门的可靠性和nvh的重要指标，这些指标不仅影响客户的主管感受，同时与车辆的安全性和乘坐舒适性密切相关，是在全塑尾门分析优化过程中重要的环节，能够直接反映尾门的性能是否满足客户要求及国家相关标准。传统利用cae技术分析全塑尾门的方法较少，尚未形成统一的方法，一般用分析钢背门的方法分析塑料尾门。对于弯曲刚度，扭转刚度及模态分析约束固定方法均为统一，且一般仅分析其中的两项，对分析结果的评价指标缺乏，分析者往往与钢背的性能指标进行比较，分析没有顺规律性。而且塑料件和金属件成形工艺差异巨大，因此不能完全按照金属背面的方法分析塑料尾门。因此传统的分析方法存在如下问题：分析方法没有规律性，需要不断反复分析各个工况，产品开发设计周期长，人力物力成本较高；分析工况不全面，造成尾门其他性能遗漏，存在安全隐患；边界约束条件及结果评价指标不统一，无法推广应用。这些问题导致全塑尾门开发周期长，产品性能风险大，分析过程兼容性差，结果评价指标应用其他车型困难，无法进行对比分析。

技术实现要素：

本发明解决了传统利用cae技术分析全塑尾门分析流程无规律，分析方法不全面，无法普遍适用的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于cae分析的全塑尾门分析优化方法，其包括：

步骤101：建立车辆坐标系，调整尾门坐标系与车辆坐标系一致；

步骤102：建立尾门内外板及所有附属结构的有限元模型；

步骤103：将铰链车身侧约束六个自由度，铰链轴只释放旋转自由度；将尾门绕铰链轴旋转至最大开角处；

步骤104：弯曲工况分析，保持步骤103约束条件，另约束气撑杆z向自由度，在尾门锁钩处施加竖直向下的集中力f＝300n，测量载荷施加位置沿施力方上的位移d1，由公式刚度σ＝f/d,求得刚度值σ1将测量结果与目标值σ0＝30n/mm对比。若满足目标条件，则进行扭转工况分析；否则进行结构优化,返回步骤104。

步骤105：扭转工况分析，保持步骤103约束条件，另约束尾门一侧下端缓冲块z向自由度，在另一尾门下端缓冲块施加竖直向下的集中力f＝150n。测量载荷施加位置沿施力方上的位移d1，由公式刚度σ＝f/d,求得刚度值σ1将测量结果与目标值σ0＝300n/mm对比。若满足目标条件，则进行模态工况分析；否则进行结构优化，返回步骤105。

步骤106：模态工况分析，保持步骤103约束条件，另约束尾门锁钩处x/y/z三个平动自由度；读取一阶和二阶模态值及其对应的振型，一阶模态值≥17hz，二阶模态值≥25hz。若满足目标要求，则完成分析优化任务；若不满足目标要求，根据应变能出现的最大区域，优化该区域结构，直至满足要求。

与现有技术相比，本发明提供了用于对全塑尾门进行分析优化的方法和流程，所述方法和流程可以节省全塑尾门的开发设计时间，节省人力物力成本。并在一定程度上保证了全塑尾门的性能指标，且此方法便于推广适用于其他不同车型的全塑尾门，给各位工程师带来了较大的方便。

附图说明

图1为本发明实施例中用对全塑尾门分析方法和分析流程的流程图；

附图2为采用图1所示的方法和流程建立的全塑尾门的示意图；

附图3为弯曲工况分析示意图；

附图4为扭转工况示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

图中，1.扰流板2.玻璃3.尾灯饰件4.外板及饰件5.侧风挡饰件6.铰链组件7.内板8.门锁组件9.雨刮组件10.球头销组件。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方法和流程清晰完整的描述，但是所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示的流程图、图2尾门部件示意图、图3弯曲工况示意图和图4扭转工况示意图，这里整个塑料尾门包括扰流板1、玻璃2、尾灯饰件3、外板及饰件4、侧风挡饰件5、铰链组件6、内板7、门锁组件8、雨刮组件9以及球头销组件10。

本实施例提供的用于全塑尾门分析优化的cae分析流程和方法包括：

步骤101：建立车辆坐标系，调整尾门坐标系与车辆坐标系一致；

步骤102：建立尾门内外板及所有附属结构的有限元模型；

步骤103：将铰链车身侧约束六个自由度，铰链轴只释放旋转自由度；将尾门绕铰链轴旋转至最大开角处；

步骤104：弯曲工况分析，保持步骤103约束条件，另约束气撑杆z向自由度，在尾门锁钩处施加竖直向下的集中力f＝300n，测量载荷施加位置沿施力方上的位移d1，由公式刚度σ＝f/d,求得刚度值σ1将测量结果与目标值σ0＝30n/mm对比。若满足目标条件，则进行模态工况分析，否则进行结构优化，返回步骤104。

步骤105：扭转工况分析，保持步骤103约束条件，另约束尾门一侧下端缓冲块z向自由度，在另一尾门下端缓冲块施加竖直向下的集中力f＝150n。测量载荷施加位置沿施力方上的位移d1，由公式刚度σ＝f/d,求得刚度值σ1将测量结果与目标值σ0＝300n/mm对比。若满足目标条件，则进行模态工况分析，否则进行结构优化，返回步骤105。

步骤106：模态工况分析，保持步骤103约束条件，另约束尾门锁钩处x/y/z三个平动自由度；读取一阶和二阶模态值及其对应的振型，一阶模态值≥17hz，二阶模态值≥25hz。若满足目标要求，则完成分析优化任务；若不满足目标要求，根据应变能出现的最大区域，优化该区域结构，直至满足要求。

通过本发明可以高效便捷的实现汽车全塑尾门的分析优化过程，此方法极大程度上缩短了产品设计开发周期，为产品设计初期满足性能要求提供了重要的依据，最大程度降低了产品开发设计的风险。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明说明的技术范围内，可以轻易的想到变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

技术总结
本发明属于计算机辅助工程(CAE)技术领域，提供了一种基于CAE分析的全塑尾门分析优化方法，该方法基于产品初始数据的设计，根据客户的要求，产品的功能要求和设计规格为输入，获得初始全塑尾门的内板初始设计方案，弯曲工况分析、扭转工况分析以及模态工况分析，本发明的优点可以节省全塑尾门的开发设计时间，节省人力物力成本，并在一定程度上保证了全塑尾门的性能指标，且此方法便于推广适用于其他不同车型的全塑尾门，给各位工程师带来了较大的方便。

技术研发人员：杜治青;陶志军;蒲永太
受保护的技术使用者：宁波信泰机械有限公司
技术研发日：2018.12.14
技术公布日：2019.04.19