车身设计-车顶盖的有限元介绍

1、汽车车身结构与设计课程设计题目汽车车顶盖的有限元分析班级12 车辆工程 (2) 班姓名学号指导教师智淑亚汽车车顶盖的有限元分析随着汽车时代的到来， 人民的生活因汽车普及而愈加便利，汽车已成为人类社会生活中不可缺少的工具， 汽车工业也已成为许多发达国家的支柱产业。汽车车顶盖的生产是汽车制造的一个重要生产过程。在板材冲压成形技术中， 以汽车覆盖件为代表的大型薄板零件的冲压成形技术已发展成为一个很重要的组成部分。ANSYS是一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型通用有限元软件，广泛应用于水利、铁路、汽车、造船、流体分析等工业领域，可在微机或工作站上运行，能够进行应力分析、热分析、流场分析、电磁

2、场分析等多物理场分析及耦合分析，并且具有强大的前后处理功能。 ANSYS的流场分析求解模块 FLOTRAN 基于能量守恒、 质量守恒和动量守恒 , 能求解流场速度、 压力、温度分布等参数。利用 ANSYS软件对干气密封面结构处的流场进行仿真分析， 能够为干气密封面结构的合理设计提供理论依据。一、车顶盖的结构与功用车顶盖指车厢顶部的盖板。 对于轿车车身的总体刚度而言， 顶盖不是很重要的部件，这也是允许在车顶盖上开设天窗的理由。 从设计角度来讲， 重要的是它如何与前、后窗框及与支柱交界点平顺过渡， 以求得最好的视觉感和最小的空气阻力。当然，为了安全车顶盖还应有一定的强度和刚度， 一般在顶盖下增加一

3、定数量的加强梁， 顶盖内层敷设绝热衬垫材料， 以阻止外界温度的传导及减少振动时噪声的传递。车顶盖通常分为固定式顶盖和敞篷式顶盖两种， 固定式顶盖是常见的轿车顶盖形式，属于轮廓尺寸较大的大型覆盖件， 车身整体结构的一部分。 它具有刚性强，安全性好，汽车侧翻时起到保护乘员的作用，缺点是固定不变，通风性能差无法享受到阳光及兜风的乐趣。敞篷式顶盖一般用于档次较高的轿车或跑车上， 通过电动和机械传动移动部分或全部顶盖，可以充分享受阳光和空气，体验兜风的乐趣。缺点是机构复杂，安全性和密封性较差。敞篷式顶盖有两种形式，一种称为“硬顶”，可移动顶盖用轻质金属或树脂材料做成。另一种称为“软顶”，顶盖用篷布做成。

4、二、利用CATIA 软件绘制车顶盖1、在 yz 平面进行草绘2、在 zx 平面进行草绘3、扫面轮廓线绘制曲面4、曲面绘制完成5、对曲面整体进行拉伸并最终成型三、车顶盖有限元分析1、启动 Workbench并建立分析项目在 windows 系统下执行“开始”“所有程序” ANSYS13.0 workbench命令，启动 ANSYS Workbench 12.0，进入主界面。在 ANSYSWorkbench主界面中选择 Units（单位）Metric(kg,m,s, ,A,N,V)命令，设置模型单位。双击主界面 Toolbox （工具箱）中的Component SystemsGeometry（几何

5、体）选项即可在项目管理区创建分析项目A。在工具箱的Analysis SystemsModal 上按住鼠标左键拖拽到项目管理区中，当项目 A 的 Geometry 红色高亮显示时，放开鼠标创建项目B，此时相关联的数据可共享。2、导入车顶盖在 A2 栏的 Geometry 上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择ImportGeometryBrowse 命令，此时会弹出“打开”对话框。在弹出的 “打开” 对话框中选择文件路径， 导入文件，此时“？” 变成“”表示实体模型已经存在。双击项目 A 中的 A2 栏 Geometry，此时会进入到 DM界面，设计树中 Import1钱显示，表示需要生成，图形

6、窗口中没有图形显示。单击Generate （生成）按钮，即可显示生成的几何体。单击 DM界面右上角的关闭按钮，退出DM，返回到 Workbench主界面。形成的图形如图所示。3、添加材料库双击项目 B 中的 B2 栏 Engineering Data项，进入材料参数设置界面。在界面空白处单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择 Engineering Data Sources 命令。在 Engineering Data Sources表中选择 A3 栏 General Materials，然后单击 Outline of Favorites表中 B12 栏的加号按钮。4、划分网格选中分析树中的 Me

7、sh项，单击 Mesh工具栏中的 Mesh Control Sizing命令，为网格划分添加尺寸控制。单击图形工具栏选择模式下的Box Select按钮，然后再单击选择面按钮。在分析树中的Mesh 选项上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Generate Mesh命令，此时会弹出进度显示条，表示网格正在划分，效果如图所示。5、施加固定约束选择分析树中的 StaticStructural（ B5）项，单击 Environment 工具栏中的 Supports Fixed Support 命令，为模型添加约束。单击图形工具栏选择模式下的 Single Select 按钮，然后再单击选择面按钮。在

8、图形窗口中选择好面， 在参数设置列表中单击 Geometry 后的 Apply 按钮，完成选择。效果如图。6、结果后处理在 solution(B6) 项下可以设置求解模态数，求解方法等选项，本设计采用默认设置，求解模型的前六阶模态。选择 Mechanical 界面左侧 Outline （分析树）中的 Solution （B6）选项，此时会出现 Solution 工具栏。求解总变形：选择 Solution 工具栏中的 Deformation （变形） Total 命令，此时会在分析树中会出现 Total Deformation （总变形）选项。单击 F2 快捷键，更名为 Total Deform

9、ation ，并在参数设计列表中设置参数 Mode为 1。利用同样的方法，添加其他的模态求解项，Total Deformation 2对应二阶模态， Total Deformation 3对应三阶模态，依次类推。7、求解并显示求解结果在 Outline （分析树）中的 Solution （B6）选项上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择 Solve （求解）命令，此时会弹出进度条，表示正在求解，求解完后进度条自动消失。选择 Outline （分析树）中 Solution （B6）下的 Total Deformation-Mode 1选项时，此时在图形窗口中会出现一阶模态振型。利用同样的方法观察其他各阶模态振型。效果如图所示。一阶二阶三阶四阶五阶六阶8、结果分析通过实际的测量和简化 CATIA三维图的绘画， 再经过 ANSYS前处理，施加约束及后处理后得到有效