XXXX内饰优化方案有限元分析报告

1、XXXXX 内饰优化方案有限元分析报告1、 内饰优化方案泡沫加强筋本优化方案在XXXXX 内饰玻璃钢板材的基础上，增加了司机室侧壁以及车窗玻璃处的泡沫加强筋。如图1所示。图1 XXXXX 内饰优化方案示意图本优化方案在原有的司机室内饰玻璃钢板材的基础上，增加了司机室侧壁以及车窗玻璃处的泡沫加强筋，工艺上更加的优化。预计采用该优化方案后，司机室内饰在一定载荷下的抵抗变形能力会大大加强，而且整体板材强度水平也会有一定程度的提升。2、 有限元分析方案分别取优化方案前后的 的左侧的两块玻璃钢版分别进行有限元分析。在有限元建模过程中，本分析报告忽略对计算结果影响不大，但却很大程度上影响网格划分的特征，如

2、：倒角、倒圆、固定耳等等。如图2所示，为两块板材在ANAYS Workbench中建立的特征模型。最终，通过ANSYS Workbench的计算，对比分析优化前后的板材变形情况与强度水平，得出该优化方案的优越性与可行性，并给出优化意见。A 板材1的有限元模型B 板材2的有限元模型图2 板材在ANSYS Workbench中的特征模型3、 定义玻璃钢板材的材料属性由于本研究中，XXXXX 内饰的材料为玻璃钢板材，其为复合材料，ANSYS Workbench中的材料库中并没有将其收录在内。所以本研究在ANSYS Workbench中Engineering Data模块中单独添加玻璃钢的材料属性。其

3、中，材料属性在本研究中参照西安嘉业航空科技有限公司对玻璃钢板材的力学性能试验报告所得出的所有的材料力学性能参数。如图3所示。图3 玻璃钢板材的力学性能试验报告参数根据以上玻璃钢的力学性能参数，本研究在工程数据中心添加其材料。物理属性：密度1859.1；杨氏模量为11000。力学性能：泊松比0.3；体积模量9166.7；剪切模量4230.8； 拉伸强度极限为120；压缩强度极限为280。ANSYS Workbench中Engineering Data模块中添加的材料性能如图4所示图4 Engineering Data模块中添加的材料性4、 网格划分XXXXX 内饰的结构形式为复杂的空间曲面，在网

4、格划分上有一定的难度。一般结构线性结构静力学分析中，同级别的节点和单元数量，六面体网格的计算精度要比四面体的计算精度高，所以优先考虑在结构线性静力学解算中，将模型网格划分为六面体。但是在该模型中，空间曲面很难划分规则的六面体结构，且模型表面有很多的印记（线条），网格划分的处理就更加有难度。因此在本研究中，综合考虑计算资源和解算可行性，将网格划分为四面体基本单元，且节点数和单元数尽量的多，以达到很高的计算精度。最终，网格划分的结果为：优化前板材1的节点数为125429，单元数为64118；优化板材1的节点数192392，单元数101510；优化前板材2的节点数212365，单元数109436；优

5、化后板材2的节点数214202，单元数112041。其网格划分结果如图5所示。A 板材1的网格划分结果B 板材2的网格划分结果图5 优化方案前后的网格划分结果对比5、 边界条件与载荷 在边界条件的设置中，考虑板材的真是固定形式与受力状况。板材的上下两个折边上留有连接孔，用螺栓固定于车头的梁、框的骨架上。所以本计算中，设置板材上的孔为固定。板材的侧边的连接形式为与其相邻的板材用折边扣在一起。所以本计算中设置其侧边的边界条件为无摩擦边界（frictionless）以模拟这个板材的固定形式。在载荷设置中，考虑到内饰是从内向外受到一个整体的压力。本研究中，主要目的是分析优化结构前后，对内饰玻璃钢板材的

6、变形情况和强度水平进行横向对比。综合考虑各方面因素，本研究设置一个在板材内壁的压力（pressure），经所次试算，将板材1的压力设为0.03，板材2的压力设为0.02。边界条件与载荷设置的结果如图6所示。A 板材1的边界条件与载荷设置B 板材2的边界条件与载荷设置图5 优化方案前后的边界条件与载荷设置对比6、 计算结果与分析 总共经过9个小时的计算，最终结果如图6、7所示。A 板材1的变形B 板材2的变形图6 结构优化前后的变形结果由以上计算结果，很明显的看出泡沫加强筋起到了积极地作用。对于板材1，优化结构以后，其变形量降低了2.4mm左右；对于板材2，变形量降低了1.3mm。对于变形量的结

7、果，我们发现，螺钉固定孔对于变形的抑制作用不大，而折边处的变形量非常小。所以折边对于板材的变形的抑制作用远远大于螺栓连接。这是因为折边在板材的纵向方向相当于添加了一个沿整个边长的加强筋的作用。图6 结构优化前后的应力结果由以上计算结果，很明显的看出泡沫加强筋对于板材整体的强度起到了积极地作用。对于板材1，优化结构以后，其应力水平降低了5；对于板材2，应力水平降低了9。针对应力的分布情况，我们发现，最大应力出现在螺栓连接的孔的位置，此为应力集中。从全局来看，同样，板材折边对于应力的降低要比螺栓连接更有影响力。7、 结论与建议经以上分析，本研究得出以下结论：1、 经泡沫加强筋优化后的XXXXX 玻璃钢板材内饰的变形量较优化前有一定的抑制作用。2、 同样，优化后的板材结构的应力水平较优化前也有很大的降低。建议：1、 折边结