汽车行李箱盖刚度分析

1、汽车行李箱盖刚度分析 杜登惠 黄庆泛亚汽车技术中心有限公司汽车行李箱刚度分析Decklid Stiffness Analysis for Some Cars 杜登惠 黄庆(泛亚汽车技术中心有限公司 上海 摘要：本文通过MSC Nastran求解计算对汽车行李箱盖的刚度进行评估，通过对计算结果的分析，对行李箱盖的力学本质有了许多新的发现，根据这些新的发现，提出相应的改进方案，排解了设计工程师苦于难以提高行李箱刚度的困扰。关键词：MSC Nastran，行李箱盖，刚度Abstract: In this paper, the Software MSC Nastran is applied to si

2、mulate the decklid stiffness of some cars. Much mechanics about decklid are discovered through studying the simulation results, whats more, many effective proposals are put forward to help decklid designer to improve the performance of decklid.Key words: MSC Nastran Decklid Stiffness1 背景近年来，随着汽车改型换代

3、加快，汽车行李箱盖成为频繁更改且更改较大的部件之一。为了在很短的时间里设计出刚度很好的行李箱，需要在开发阶段用MSC Nastran软件对其刚度进行评估，对不满足刚度要求的结构提出有效的改进方案，得到设计工程师的认可后再进行验算，有力地支持设计工程师的设计工作，缩短了产品开发时间，保证项目顺利进行。本文通过对某车型的行李箱盖进行各种刚度计算，来分析不同的改进方案对每种刚度的影响，从而进一步找到行李箱盖的一些力学现象和大幅度提高刚度的设计方向，有效支持设计工程师的设计工作。行李箱盖主要由外板、内板、铰链、铰链加强板，锁加强板组成，外板和内板在外周包边，中间有胶连接，如图1所示。为了保证行李箱盖在

4、制造、运输、使用过程中不会有太大的变形和损坏，行李箱盖的设计需要满足一定的刚度值，主要刚度有：侧向刚度，扭转刚度，前端局部刚度，过开刚度，尾部纵向刚度，尾部切向刚度，等等。 图 某汽车的行李箱盖 图 行李箱盖的有限元模型2 有限元模型的建立2.1 网格划分及连接采用边长为10mm 的壳单元进行网格划分。铰链与内板及加强板处的螺栓连接孔要有两圈washer 。内外板之间的包边共节点，内外板之间的胶连接用一定刚度的弹簧连接。行李箱盖的有限模型如图2所示，节点数大约万。2.2 材料计算中所使用的材料参数如下： 所有零件材料均用上述参数。3 分析与结果对现有设计进行侧向刚度、扭转刚度、前端局部刚度、过

5、开刚度、尾部纵向刚度和尾部切向刚度分析，得出每个刚度的位移，求出刚度值，并对主要工况的应变能图仔细研究。图、图、图分别为过开刚度、扭转刚度、侧向刚度的应变能图。 图过开刚度应变能图 图 扭转刚度应变能图 图 改变行李箱铰链的截面和厚度图 侧向刚度应变能图通过对计算结果研究，发现铰链及铰链的布置、铰链加强板的设计和行李箱盖水平面与垂直面相接处的设计对刚度影响很大，下面就这几个方面分别分析。（）铰链的截面比厚度性价比更高，即增加截面可以在增加较小的质量（质量在某种意义上就代表cost ）上获得较好的刚度。在原始设计的基础上，将铰链的截面从20mm ×20mm 变为22mm ×2

6、2mm ，将厚度从2.0mm 变为1.6mm ，如图所示。结果是：铰链的质量下降了8.9%；侧向刚度上升了5.1%；扭转刚度上升了0.3%；过开刚度上升了2.3%。（）铰链与内板及加强板的连接孔间距增加可以提高刚度。在原始设计的基础上，将铰链与内板及加强板的连接孔间距从60mm 增加到70mm ，如图所示。结果是：前端局部刚度增加了10.8%；尾部纵向刚度增加了2.1%；扭转刚度增加了1.7%；过开刚度增加了1.5%。（）侧向刚度计算的加载点和铰链在车身上的安装点比较，向的位置对侧向刚度影响很大。在原始设计的基础上，将计算侧向刚度的加载点向抬高30mm ，如图所示。结果是：侧向刚度提高了27%

7、。 图侧向刚度加载点向抬高图7 改变行李箱铰链孔间距（）铰链加强板的设计对刚度影响很大。(a 在原始设计的基础上，将铰链加强板的靠前的加强筋的高度从2mm 变为5mm ，将加强筋延伸靠近螺栓连接孔，见图9。结果是：侧向刚度增加了3.4%；扭转刚度增加了10.3%；过开刚度增加了2.8%。（b ）在原始设计的基础上，将铰链加强板的一部分材料去掉，见图10。结果是：侧向刚度下降了8%；扭转刚度下降了36.3%；过开刚度下降了50.0%。 图改变铰链加强板上加强筋的设计图10去掉铰链加强板部分材料( 行李箱盖水平面与垂直面相接处的设计对刚度影响很大。在原始设计的基础上，将靠两边的行李箱盖水平面与垂直

8、面相接处的过渡改缓，即圆角半径变大，最高处相差8mm ，如图11所示。 结果是：侧向刚度增加了3.7；尾部纵向刚度增加了11.3；扭转刚度增加了9.5；图11 行李箱盖水平面与垂直面相接处的设计更改过开刚度增加了10.1。4 结论利用MSC Nastran软件计算可以为设计提高汽车行李箱的刚度提供方向性指导，并且在产品开发阶段取得了很好的成效。(1铰链的截面做得大一点，为了不增加质量，可以将厚度减小，结果对提高侧向刚度、扭转刚度、过开刚度都有好处；(2将铰链与内板及加强板的靠前的连接孔向前移，则行李箱盖的前端局部刚度会提高很多；(3将铰链加强板在向做宽，焊点尽量布置远，对行李箱盖的扭转刚度非常有利；(4将铰链加强板上的加强筋做强，且靠近螺栓连接孔，对行李箱盖的扭转刚度非常有利；(5如果铰链在车身的安装点与侧向刚度加载点的向距离减小点，则对李箱盖的侧向