一种基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法技术

本发明专利技术涉及汽车工业技术领域，具体涉及一种基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法，将发动机盖、发动机盖相关附件以及与发动机盖配合的白车身数据导入软件内建立模型；获取发动机盖开闭过程中的产生的时域应力结果；将时域应力结果导入软件内模型循环模拟发动机盖开闭过程达到模拟预设次数并获得各个损伤值；将各个损伤值与对应的标准值进行比较，当各个损伤值均小于标准值，则设计满足要求，否则，不满足；本发明专利技术无需进行大量对标试验，只需要提供相关材料基本参数即可仿真分析，仿真结果精度更高，可以更好的指导修改设计方案；且发动机盖焊点结构可以进行疲劳分析，单独计算出发动机盖焊点在开闭耐久试验中的损伤值。算出发动机盖焊点在开闭耐久试验中的损伤值。算出发动机盖焊点在开闭耐久试验中的损伤值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法


[0001]本专利技术涉及汽车工业
，具体涉及一种基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法。

技术介绍

[0002]汽车发动机盖是整车重要的子系统，耐久性是其最基本的性能指标。如果发动机盖结构刚度不够或者缓冲块位置设计不合理，发动机盖会在耐久试验过程发生开裂现象。发动机盖的开闭耐久试验是整车厂验证其耐久性能的必要试验，不同主机厂要求其开闭试验次数至少在3000-10000次，试验过程包括样车准备，台架搭建，正式试验，问题检测等，至少花费一周以上时间。如果试验发生钣金或焊点开裂现象，设计人员修改设计方案后，需重新制作样件再次进行试验验证，并且每设计出一种发动机盖都要通过试验来验证疲劳强度是否满足要求，如此反复耗费大量时间与样件制作，试验费用，影响开发周期。
[0003]目前主流整车研发企业，在真实样车完成试制之前，对车发动机盖的开闭耐久性能虚拟开发，有采用惯性释放法与多体动力学法。
[0004]惯性释放法基于外部载荷与惯性力之间存在近似平衡的假设，获取关闭时产生的锁扣力，预测发动机盖开闭件疲劳寿命的一种方法。汽车发动机盖关闭过程开始为机盖在一定转矩下的刚体转动，所以分析的第一步也是先给发动机盖旋转体施加一个单位转矩，通过惯性释放计算输出相应转矩下PUNCH文件格式的发动机盖旋转体GPFORCE数据。以惯性释放计算出GPFORCE数据，将其作为载荷约束发动机盖铰链和锁扣位置，通过线性静态分析计算锁扣位置的约束反力。根据输出锁扣位置的约束反力，以及锁扣测量与预估值，乘以一定的放大因数，重新计算输出所关注零件的vonMises应力。将综合钣金件与焊点的应力结果导入ncode疲劳软件进行疲劳寿命评估。
[0005]用多体动力学法评估发动机盖的结构耐久性能，相对比较简单而且迭代快速。按图1所示流程及机盖的有限元模型，可快速预测其疲劳寿命。多体模型中，发动机盖的锁机械机构简化成刚体单元，缓冲块则用具备非线性刚度特性的弹簧单元模拟，关键钣金结构则定义成柔性体，获取关键接触部位的载荷，最终根据应力应变及变形效果预测关闭件的疲劳寿命。
[0006]惯性释放法的优点是模型简单，不含复杂的白车身；计算利用线性分析，响应和迭代快速。难点是需要依靠大量历史数据及工程师开发经验的支撑，而且无法考虑关闭过程中的动态效应及材料、接触等非线性因素，无法计算车身侧结构的损伤，仿真精度差无法与试验对标。
[0007]多体动力学法评估发动机盖的开闭耐久性能，把车身部分看作是刚体，而把机盖定义为柔性体。利用多体动力学分析获取关键部位的载荷，可得到相应的应力应变性能，从而评估其耐久性能。然而这种方法考虑锁机构、密封条及缓冲块加载-变形的非线性特性，需要大量的前期试验数据的支撑和对标，同时忽略了车身变形的因素，对分析结果又一定影响。且通常无法单独分析焊点的损伤值。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种克服
技术介绍
的不足，实现快速、有效的评价其钣金与焊点的疲劳寿命，使其设计周期更短，设计成本更低，疲劳寿命预测更加精确的基于有限元的汽车发动机盖开闭耐久疲劳分析方法。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]一种基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法，包括
[0011]将发动机盖、发动机盖相关附件以及与发动机盖配合的白车身数据导入软件内建立模型；
[0012]获取发动机盖开闭过程中的产生的时域应力结果；
[0013]将时域应力结果导入软件内模型循环模拟发动机盖开闭过程达到模拟预设次数并获得各个损伤值；
[0014]将各个损伤值与对应的标准值进行比较，当各个损伤值均小于标准值，则设计满足要求，否则，设计不满足要求。
[0015]进一步的，所述发动机盖导入软件时，所述发动机盖抽取几何中面，以平均单元尺寸对中面进行有限元网格划分。
[0016]进一步的，所述发动机盖的发动机盖外板、发动机盖内板、铰链加强板、铰链和锁扣加强板；
[0017]所述发动机盖导入软件内建立模型的过程为：
[0018]在Hypermesh软件Nastran模板下，导入发动机盖几何数据，对发动机盖外板、发动机盖内板、铰链加强板、铰链和锁扣加强板抽取几何中面，以平均单元尺寸6mm大小对中面进行有限元网格划分，四边形网格单元类型为CQUAD4，三角形网格单元类型为CTRIA3；对网格单元赋予材料属性与厚度属性。
[0019]进一步的，所述发动机盖模型的连接处理为：
[0020]所述模型中的焊点采用节点对节点的CBAR单元模拟，并设置单元直径和材料的弹性模量；
[0021]所述发动机盖内板与发动机盖外板之间的膨胀胶采用CHEXA单元模拟；
[0022]所述铰链包括销轴和固定螺栓，所述销轴采用CBAR单元模拟，同时释放轴向旋转自由度，所述固定螺栓采用rbe2刚性单元模拟；
[0023]所述发动机盖还包括包边，所述包边采用壳单元模拟，并设置单元厚度。
[0024]进一步的，所述模型中的焊点采用应力法进行焊点疲劳仿真，包括：
[0025]每个所述焊点由上下两层壳单元与中间CBAR单元组成，每层壳单元包括内圈4个单元与外圈8个单元；
[0026]将模型中的焊点导入FEMFAT软件中对焊点进行形式转化；
[0027]将转化后的焊点再导入模型内，模板转换为LsDyna，进行整体仿真模型搭建。
[0028]进一步的，所述白车身包括发动机盖锁，所述发动机盖锁包括棘轮、棘爪、锁壳和两个的复位弹簧；
[0029]所述发动机盖还包括与发动机盖锁配合的锁钩；
[0030]所述发动机盖锁与锁钩导入软件内建立模型的过程为：
[0031]所述锁钩采用实体单元模拟，通过壳单元模拟焊缝焊接在发动机盖锁加强板上；
[0032]所述锁壳采用壳单元模拟，通过刚性单元模拟螺栓连接在车身侧；
[0033]所述棘轮与棘爪采用实体单元模拟，通过刚性单元与revjoints单元联合模拟，将棘轮与棘爪固定在锁壳上同时释放其轴向旋转；
[0034]采用DISCRETE单元模拟复位弹簧，单元属性设置为拉压弹簧，设置复位弹簧的刚度，使棘轮、棘爪达到自动复位效果，完成锁止动作。
[0035]进一步的，所述相关附件包括隔音棉和缓冲块；
[0036]所述隔音棉、缓冲块导入软件内建立模型的过程为：
[0037]所述隔音棉采用集中质量点mass单元模拟，采用ConIntp单元将质量均匀分配到发动机盖内板上；
[0038]所述缓冲块采用实体单元模拟，设置材料类型和缓冲块刚度曲线值。
[0039]进一步的，所述白车身包括车身侧单元；
[0040]所述模型内的发动机盖单元、车身侧单元为自接触设置，所述发动机盖单元与车身侧单元接触为面面基础，并设置摩擦系数。
[0041]进一步的，所述“发动机盖开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法，其特征在于，包括将发动机盖、发动机盖相关附件以及与发动机盖配合的白车身数据导入软件内建立模型；获取发动机盖开闭过程中的产生的时域应力结果；将时域应力结果导入软件内模型循环模拟发动机盖开闭过程达到模拟预设次数并获得各个损伤值；将各个损伤值与对应的标准值进行比较，当各个损伤值均小于标准值，则设计满足要求，否则，设计不满足要求。2.根据权利要求1所述的基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法，其特征在于，所述发动机盖导入软件时，所述发动机盖抽取几何中面，以平均单元尺寸对中面进行有限元网格划分。3.根据权利要求2所述的基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法，其特征在于，所述发动机盖的发动机盖外板、发动机盖内板、铰链加强板、铰链和锁扣加强板；所述发动机盖导入软件内建立模型的过程为：在Hypermesh软件Nastran模板下，导入发动机盖几何数据，对发动机盖外板、发动机盖内板、铰链加强板、铰链和锁扣加强板抽取几何中面，对中面进行有限元网格划分，四边形网格单元类型为CQUAD4，三角形网格单元类型为CTRIA3；对网格单元赋予材料属性与厚度属性。4.根据权利要求3所述的基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法，其特征在于，所述发动机盖模型的连接处理为：所述模型中的焊点采用节点对节点的CBAR单元模拟，并设置单元直径和材料的弹性模量；所述发动机盖内板与发动机盖外板之间的膨胀胶采用CHEXA单元模拟；所述铰链包括销轴和固定螺栓，所述销轴采用CBAR单元模拟，同时释放轴向旋转自由度，所述固定螺栓采用rbe2刚性单元模拟；所述发动机盖还包括包边，所述包边采用壳单元模拟，并设置单元厚度。5.根据权利要求3所述的基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法，其特征在于，所述模型中的焊点采用应力法进行焊点疲劳仿真，包括：每个所述焊点由上下两层壳单元与中间CBAR单元组成；将模型中的焊点导入FEMFAT软件中对焊点进行形式转化；将转化后的焊点再导入模型内，模板转换为LsDyna，进行整体仿真模型搭建。6.根据权利要求3所述的基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法，其特征在于，所述白车身包括发动机盖锁，所述发动机盖锁...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜海龙，原诚寅，辛雨，
申请(专利权)人：北京新能源汽车技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：