基于Nastran某乘用车门框变形量优化分析_汪强.pdf

基于MSC.Nastran 的某乘用车门框变形量优化分析 Doorframe Diagonals Analysis for A Passenger Car Based on MSC.Nastran 汪强 李龙 李利 王园 （长安汽车股份汽车公司汽车工程研究总院CAE 工程所，重庆401120） 摘 要:以某乘用车白车身为例，分别对车用结构粘胶及结构泡沫进行有限元建模，并应 用MSC.Nastran 分析软件，对该乘用车白车身进行门框变形量分析，考察上述两种车用结 构胶对白车身门框变形量的优化效果，需求最佳的优化方案，为后续该类车用结构胶在汽 车上的应用提供参考依据。 关键词:MSC.Nastran 结构粘胶 结构泡沫 门框变形量 Abstract: With a passenger car for example ，a finite element mode of Adhesive bonding and Structure foam will be built，and the doorframe diagonals of the passenger car will be analyzed by using MSC.Nastran. The effect of the two methods mentioned above will be considered, and the better method could be selected in order to providing reference for the application of structure agglutinant on automobiles. Key words: MSC.Nastran，Adhesive bonding，Structure foam，doorframe diagonals 1 概述 随着胶粘技术的发展，车用胶粘在汽车设计中的应用越来越广泛，密封胶、减振胶、 阻尼胶、折边胶、结构胶等粘胶都已成为汽车产品中的必要材料。然而，密封胶、减振胶、 折边胶等大部分车用粘胶都属于功能性用胶，主要以 PVC 材料为基材，强度较低，不适合 用于结构连接，而以环氧树脂及PU 材料为基材的结构胶可效地用于车身结构连接。车用结 构胶不但能够提高车身刚度、耐久性能，降低结构应力集中，而且能够进行不同材料的异 质连接（镁铝合金等材料在车身上的应用），对汽车轻量化的研究也有着重要的意义，同 时结构胶中的结构泡沫可用于填充车体结构空腔，通过迅速提高腔体局部刚强度，从而实 现对车体整体性能的提升。 白车身的门框变形量分析是白车身扭转工况下的一个常规分析，白车身的门框变形量 过大可能导致异响性能衰减过快等系列问题，因此扭转工况下的白车身门框变形量必须严 格控制在一定范围之内。本文以某乘用车的白车身为例，分别对结构粘胶（Adhesive bonding）及结构泡沫（Structure foam）进行有限元建模，并应用MSC.Nastran 分析软件 对该乘用车白车身进行门框变形量分析。在不改变该车体结构的前提下，借助 CAE 手段， 考察两种不同的车用结构胶对该白车身门框变形量的优化效果，需求对白车身门框变形量 最佳的优化方案。 1 2 结构胶的应用背景及优势 随着汽车行业的发展，人们对汽车性能要求的不断提高，传统的车身连接技术已经不 能够完全满足人们的需求。随着汽车胶连技术的不断成熟，结构胶能够有效地提高车身刚 度、耐久性能，降低结构应力集中，同时进行不同材质的有效连接，因此结构胶在车身上 的应用越来越广泛。 图1 结构胶在车身上的应用 与传统的焊点连接比较，结构胶有着较明显的优势： 1. 可消除结构应力突变，降低连接处的应力，使载荷均匀分布； 2. 提高结构抗疲劳寿命，具备更高的承载能力； 3. 进行不同材质的连接，提高连接强度等。 3 车身结构胶的有限元模拟 3.1 结构粘胶Adhesive bonding 的模拟 结构粘胶可用Solid、RBE2 及RBE3 单元模拟，粘胶实体单元与粘连基板之间的连接用 RBE2 单元模拟，与被粘连基板之间的连接用RBE3 模拟，如下图所示：