汽车钣金结构有限元分析的精度研究.docx

第22卷增刊2计算机辅助工程Vol.22Suppl.2

2013年10月ComputerAidedEngineeringOct.2013

论文所属行业:汽车

汽车钣金结构有限元分析的精度研究

刘莹1,赵永波1,邓坤2,乔鑫1

（1.华晨汽车工程研究院车身部辽宁省沈阳市110141）

（2.华晨汽车工程研究院试验试制部辽宁省沈阳市110141）

摘要：通过非线性CAE分析软件ABAQUS实现钣金结构的冲压及回弹过程，并将冲压的结果映射到舱盖

总成结构。考虑料厚减薄、残余应力对舱盖振动特性的影响，为提高分析精度提供参考。

关键词：ABAQUS;残余应力;冲压;映射;模态

CAEPrecisionofAutomotivePlate’Analysis

Abstract:Inthispaper,DrawingandSpring-backofahoodaresimulatedbyno-linerCAE

SOFTWARE-ABAQUS.TheResidualStressandthicknessthenaremappedtoCAEmodel.weinvestigatethe

vibrantcharacteristicinfluencedbythesefactors.Also,wemakethismethodtoincreasetheprecisionofcae

analysis

Keywords:ABAQUS;ResidualStress;Drawing;Mapping;Mode

0前言

STANDARD中，进行冲压、回弹仿真分析。

ABAQUS的STANDARD求解器能够考虑残余应

等厚度板材经过冲压成型后会产生减薄、残余力对模态的影响，且插件能够很方便的处理结果映

应力、残余应变。这些因素对汽车总成的性能有一射工作。以上种种特性对本文的考查内容而言，技

定影响，对CAE与实际情况的误差提出挑战。赵

永波等人[1]对冲压料厚减薄作了相关论述，但并没

术上实现起来比较容易，考虑内容全面，不需要通

过多种软件穿插实现，相对完善。

有对残余应力的影响做相关研究。廖代辉等人[2]以

汽车构件涉及的所有结构分析内容中，作者认

顶盖冲压对车身的振动特性做了相关研究，但车身为：只有模态对材料及试验设备的要求最少，自然

结构复杂，顶盖的单一影响不够全面。本文以某款相对的试验精度也最高。本文意在分析CAE的精度，

轿车的行舱盖为例，使用ABAQUS的DYNAMIC模态分析为首选。众所周知，汽车结构比较复杂，

EXPLICIT求解器对舱盖外板、内板及加强件进行舱盖的组成构件较少，对力学性能影响较大的基本

冲压仿真分析，将得到的冲压结果映射到总成后，是内外板及锁止机构加强件，而这些重要的构件也

利用ABAQUS的STANDARD求解器进行模态分均为冲压件。相对其他总成更为全面的找到因素对

析并于试验进行比较，得到一些分析经验，旨在为结果的直接影响。

提高汽车CAE分析精度贡献绵薄之力。

在有限元分析中，具有自由度的无阻尼系统

1求解器及分析内容的选择

的振动微分方程有解的条件为：

作为结构分析权威软件，ABAQUS以丰富的本

构及解决非线性大变形问题为强项。其自身的显隐

(1)

式交互方便，兼容性强。本文故选择ABAQUS的

DYNAMICEXPLICIT求解器，通过IMPORT到

利用虚功原理可以推出单元刚度矩阵的表达式[3]：

收稿日期：2013‐08‐14

作者简介：作者简介：刘莹，男，固体力学硕士，研究方向为结构耐久，(E-mail)ying.l@;0242计算机辅助工程2013年

本文旨在提高总成的分析精度，所提到的分析

dV(2)

处于产品验证阶段，所以只验证合理性不考查冲压

分析可行性。

式中：B为应变矩阵；D为弹性矩阵；V为单元体以内板为例：模型主要分为4个PART：分别为

积。凹模、凸模、压边圈及板料（如图1）。合模通过分

四节点矩形壳单元的刚度矩阵由平面刚度矩布载荷、接触对实现，拉延通过施加初始速度完成。

阵和平面弯曲矩阵按节点的自由度位置叠加起来，

其单元刚度矩阵与厚度的关系可表示为：

(3)

式中：是24ⅹ24矩阵，由平面刚度矩阵转

化到整体坐标而成。是24ⅹ24矩阵，由弯曲刚

度矩阵转化到整体坐标而成。E为弹性模量，h为

单元厚度，、为刚度矩阵中与E和h无关