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ABAQUS在汽车外覆件抗凹陷非线性有限元分析中的应用

盛守增，王俊

长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北保定，071000

摘要：本文应用ABAQUS软件强大的几何非线性、材料非线性、接触非线性对汽车外覆盖件进行抗凹

陷分析,分析结果为设计提供参考。

关键词：ABAQUS；抗凹陷；

AbaqusApplicationtoNonlinearFiniteElementAnalysis

forAutomotiveouterpaneldentresistance

ShengShouzeng

RDCenterofGreatWallMotorCompany,TheAutomobileEngineeringTechnologyResearchCenterof

HebeiProvince,BaoDing,071000

Abstract:Inthispaper,ABAQUSsoftwareisapowerfulgeometricnonlinearity,materialnonlinearity,

nonlinearcontacttheautomotiveouterpaneldentresistanceanalysis,theanalysisresultsprovidea

referenceforthedesign.

Keywords:ABAQUS；dentresistance；

1概述

外覆盖件常见的表面缺陷主要有以下几种形式：耳形塌陷、斜坡变形和张力松弛。产生缺陷的位置

主要是加工成型中相对难控制的部位，也是外覆盖件抗凹分析与检查的重要区域。其中最易出现的缺陷

是张力松弛，直观地表现为表面质地发软，其根本原因是表面的刚度不足。日常使用过程中，例如洗车、

受小石子的击打等情况是不可避免的，因此必须保证外覆盖件能够承受一定的外载（静载或动载）而不

发生大的变形。

2外覆件在分析中的响应

根据静载作用过程中，覆盖件表面表现出三个明显的刚度响应阶段：弹性区、塑性平滑区与硬化区。

从第一响应区向第二响应区过渡时，在特定情况下可能发生失稳现象—油罐效应，即表现为载荷突然变

小而出现大的位移（如图1所示）由此可以看出外覆件抗凹陷分析具有几何非线性。

图1外板刚度响应与刚度曲线与油罐效应

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3仿真分析

3.1仿真建模

根据已有的三维CAD模型，建立货箱外覆件的CAE模型，钣金采用壳单元模拟，并考虑外附件所

用材料的非线性，采用ABAQUS/Standard求解器进行分析计算。

图2CAE模型与材料非线性曲线

3.2加载工况

工况1：

约束：约束选取模型断面的6个自由度

加载：step1：在外覆件表面加载均布载荷0.0009MPa。

此工况是确定外覆件薄弱区域。

工况2：

约束：约束选取模型断面的6个自由度

加载：Step1:施加一个小位移使接触平稳建立。

Step2:用直径为60mm的刚性圆盘，在外板刚度最薄弱区域施加垂直于其表面的载荷80N；

Step3:持续加载至200N；

Step4:移除外载。

此工况是确定外附件在持续载荷下考虑几何非线性、材料非线性、接触非线性后卸载过后材

料残余变形量

4仿真分析结果

4.1工况一位移云图

图3均布载荷位移云图

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分析结果如图3所示位置为外覆件刚度最薄软区域。

4.1工况二位移云图

Step2:施加载荷80N时位移云图

Step4:施加载荷200N卸载后残余位移云图

图4抗凹陷分析位移云图

4.3分析计算结果统计

序号位移（mm）目标值(mm)风险

180N外载荷作用下最大位移1.4883.0低

2200N外载荷作用下残余位移0.0220.04低

5结论

利用ABAQUS强大的非线性求解功能，能够有效开展涉及到几何非线性、材料非线性、接触非线性

的仿真分析工作，可以充分发挥CAE的作用，从而缩短开发周期降低开发费用。

参考文献

1.石亦平，周玉蓉．Abaqus有限元分析实例详解．机械工业出版社，2006．

2.《AbaqusAnalysisUsersManua》

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