某乘用车发盖屈曲抗凹问题研究

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摘 要：对某乘用车进行屈曲抗凹分析，要求其具有一定的屈曲抗凹性能。同时对该发动机盖外板进行改进优化，对优化后的发动机盖进行屈曲抗凹分析，分析结果满足设计要求。在整车上进行发动机盖屈曲抗凹测试，测试结果与分析结果误差在5%以内，证明了该发动机盖仿真模型的正确性；同时在后续的整车路试中，该发动机盖没有出现外板凹陷、按压不回弹等问题，进一步说明了该发动机盖分析方法的正确性。

关键词：乘用车；发动机盖抗凹；优化

引言

随着乘用车的迅猛发展，客户不仅对乘用车的外观和配置要求越来越高，对安全的要求也越来越严格。客户买车时习惯性的按压发动机盖前端来判断汽车是否扎实，因此在发动机盖设计时越来越重视发动机盖抗凹性能的研究，力求打造“看起来养眼，摸起来养手，坐起来养精蓄锐”更高品质的乘用车。

发动机盖是最醒目的车身构件，是客户经常要查看的部件之一。对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性强。发动机盖一般由外板、内板、加强板组成。加强板与内板通过点焊连接，外板和内板通过包边结构和胶固定。由于发动机盖是客户经常查看和按压的部件，所以钣金抗凹性能不足时按压出现凹坑，易引起客户的反感和抱怨。

1 抗凹分析方法

1.1 发动机盖有限元模型的建立

根据设计提供的初始计算机辅助设计（CAD）设计模型，采用5mm大小的网格并遵循网格划分的各项技术要求进行有限元网格划分。模型共有节点150695、单元10000、其中三角形单元5000、占单元格总数的3.3%，网格质量较高。

此外、根据不同的计算项目，需要分别准备不同的模型边界条件和铰链、撑杆、限位止动块模型，并采用不用的计算分析方法和软件（NASTRAN、ABAQUS、RADIOSS、LS-DYNA）。

1.2 模型描述

约束发动机盖铰链及锁扣处，通过施加平均载荷和计算屈曲模态的方法进行确定发动机盖薄弱位置，然后在薄弱位置施加撞击块，用400N的垂直力进行撞击，分析在加载与卸载过程中的变形情况。

提取各加载点的载荷和位移数据，绘制载荷-位移曲线图，以便直观衡量不同位置的屈曲抗凹性能，各加载点载荷与位移关系曲线如图2所示。

根据载荷位移曲线图绘制汇总表，以便直观衡量不同位置的屈曲抗凹性能，如图3所示：

在E3、E4、E5位置刚度不满足屈曲抗凹性能指标，需要进一步改进。

2 针对屈曲抗凹问题优化方案

根据发动机盖屈曲抗凹计算结果，在发动机盖两侧及后部出现较大的应变能，初步分析由于该区域结构刚度不足导致局部性能下降。因发盖外板刚度与屈曲抗凹性能直接相关，增加外板的屈服刚度有可能提升屈曲抗凹性能。依照这一思路我们考虑采取几种方案尝试：

方案1：外板采用烘烤硬化钢，材料选用HC220B，性能与原材质对比见图4。在经过涂装烘烤后材料的屈服强度提升30～60MPa。

采用方案1 结果如图5、图6所示。

采用烘烤硬化钢后发盖E5位置变为合格，E3、E4位置较原状态有较大提升，但仍与刚度目标值略有不足。因此需要进一步加强。

因此在采用烘烤硬化钢基础上考虑增加无纺布增强垫方案。以E3、E4点为中心，分别增加100*100的铝箔增强垫，厚度1.5mm。分析结果如图7、图8所示。

增加增强垫后E3、E4位置达到刚度目标值要求。

3 结束语

发动机盖屈曲抗凹性能是白车身性能的重要评价指标之一。文章基于CAE分析的基础上，开展发动机盖屈曲抗凹优化设计，探究寻求改进思路的方法，并得到可较好的验证效果，使该车型获得良好的屈曲抗凹性能。保证了整车的屈曲抗凹性能，提高了客户体验的手感。并且量产车辆的验证试验中，屈曲抗凹性能良好。

参考文献

[1]王萍萍，夏汤中，刘盼，等.某车型白车身动刚度计算方法与性能优化研究[C].2010中国汽车工程学年会论文集，2010，1：29.

[2]魏树森.汽车开闭件屈曲、抗凹分析研究[J].合肥工业大学学报，2007，1：29.