复合材料汽车引擎盖设计与分析报告课件

1、复合材料汽车引擎盖设计与分析报告设计流程主要内容 创建V1.0版本等厚度的结构概念模型 基于概念模型进行拓扑优化 创建V1.1版本结构方案模型 基于方案模型进行自由尺寸以及尺寸优化 创建V1.2版本结构初步模型 基于初步模型进行静态、动态工况分析 结构设计其他考虑（连接、铺层过渡、制造可行性） 待完成工作创建V1.0版本等厚度的结构概念模型 根据客户提供的外板外形面以及内板部分参考曲面创建V1.0版本等厚结构概念模型输入外形面输入内板参考面等厚度外板等厚度内板（平板部分）内外板胶接区域内外板胶接宽度：2030mm等厚度内板（周向加强筋）创建V1.0版本等厚度的结构概念模型等厚度方案外板Wove

2、n：2*2斜纹 3KUni：单向带 12KThickness：0.991mm创建V1.0版本等厚度的结构概念模型等厚度方案内板Uni：单向带 12KThickness：1.55mm创建V1.0版本等厚度的结构概念模型基于概念模型进行拓扑优化拓扑优化目标函数：weighted comp 最小(包括垂弯刚度工况、侧弯刚度工况和翼尖刚度工况）约束条件：体积分数小于30考虑内板对称约束汽车引擎盖内板拓扑优化，内板最佳材料分布和载荷传递路径基于概念模型进行拓扑优化汽车引擎盖内板拓扑优化，内板最佳材料分布和载荷传递路径基于概念模型进行拓扑优化无筋构型创建V1.1版本结构方案模型基于拓扑优化结果以及设计工艺

3、考虑等等，内板结构无筋方案初步几何形状如下：基于拓扑优化结果，对数模结构进行局部优化：1. 锁钩处加强筋加宽加强筋拐角拐角填充加强筋加宽2. 消除拐角，避免应力集中创建V1.1版本结构方案模型基于拓扑优化结果，对数模结构进行局部优化：3. 降低后加强筋高度4. 加强筋内侧缘条与外板连接加强筋拐角外缘加强筋拐角内缘创建V1.1版本结构方案模型有筋构型基于拓扑优化结果以及设计工艺考虑等等，内板结构加筋方案初步几何形状如下：创建V1.1版本结构方案模型基于拓扑优化结果，对数模结构进行局部优化：内部加强筋构造创建V1.1版本结构方案模型 外板和内板自由尺寸优化最小化应变能compliance体积比 0

4、.3内、外板厚度 均小于 5.0mm单层厚度百分比 0.645和-45厚度相等制造厚度 0.155mm内板外板基于方案模型进行自由尺寸优化自由尺寸优化结果：外板和内板厚度分布基于方案模型进行自由尺寸优化 外板45 裁剪形状Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型进行自由尺寸优化 外板0裁剪形状Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型进行自由尺寸优化 外板90裁剪形状Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型进行自由尺寸优化 内板45 裁剪形状Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型进行

5、自由尺寸优化 内板0裁剪形状Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型进行自由尺寸优化 内板90裁剪形状Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型进行自由尺寸优化 外板和内板尺寸优化最小化质量刚度约束外板和内板厚度均 小于2.0mm单层厚度百分比 0.645和-45厚度相等制造厚度 0.155mm内板外板工况载荷（N）刚度下限（N/mm）位移上限（mm）80%上限（mm）垂弯刚度196.22500.7850.628侧弯刚度1801201.5001.200翼尖刚度100701.4291.142外板刚度1507.56.0基于方案模型进行尺寸优化基

6、于方案模型进行尺寸优化尺寸优化结果：外板和内板厚度分布 外板 根据优化结果，更新外板厚度与铺层，信息如下： 铺层表创建V1.2版本结构初步模型基于优化结果，内板分为Zone1、Zone2、 Zone3、 Zone4四个区域，厚度与铺层信息如下：创建V1.2版本结构初步模型基于优化结果，更新模型厚度与铺层信息如下：创建V1.2版本结构初步模型基于优化结果，更新模型厚度与铺层信息如下：创建V1.2版本结构初步模型Hood初步模型质量概要信息：创建V1.2版本结构初步模型 静态工况有 Natural Frequency、Outer Panel Stiffness、Latch Beam Stiffne

7、ss、Lateral Stiffness、Corner Stiffness、Pull Down 六个工况，分析模型采用mm、s、Ton、Mpa单位制。基于初步模型进行静态工况分析Natural Frequency Result 基于初步模型进行静态工况分析第一阶扭转模态：33.1Hz第二阶弯曲模态：47.5Hz第三阶侧向模态：54.4HzOuter Panel Stiffness Result 基于初步模型进行静态工况分析P1点P2点P3点P4点P5点P6点Latch Beam Stiffness Result Lateral Stiffness Result 基于初步模型进行静态工况分析Co

8、rner Stiffness Result Pull Down Deflection Result 基于初步模型进行静态工况分析初步模型静力分析结果工况性能参考值分析值(V1.1) Hood Natural Frequency 30HZ,50HZ以下 没有局部模态第一阶：扭转模态（33.1Hz） 第二阶：弯曲模态（47.5Hz） 第三阶：侧向平动模态（54.4Hz） Outer Panel Stiffness Deflection 250N/mmD=0.249，K=196.2/0.249=788.0 Pull Down Deflection 120N/mmD=1.165，K=180/0.699

9、=257.5 Corner Stiffness stiffness 70N/mmD=0.323，K=100/0.323=309.6基于初步模型进行静态工况分析基于初步模型进行动态工况分析 动态工况有 Pedpro、Dropsilo、Slam三个工况，分析模型采用mm、ms、kg、Gpa单位制。 Pedpro工况根据结构形式，现仅选取如下图的6个头碰点进行分析。 PedPro Analysis - Result ( Point a ) 基于初步模型进行动态工况分析a 点头碰伤害值HIC=1855 PedPro Analysis - Result ( Point b ) 基于初步模型进行动态工况分

10、析b 点头碰伤害值HIC=1621 PedPro Analysis - Result ( Point c ) 基于初步模型进行动态工况分析c 点头碰伤害值HIC=849 PedPro Analysis - Result ( Point d ) 基于初步模型进行动态工况分析d 点头碰伤害值HIC=1755 PedPro Analysis - Result ( Point e ) 基于初步模型进行动态工况分析e 点头碰伤害值HIC=512 PedPro Analysis - Result ( Point f ) 基于初步模型进行动态工况分析f 点头碰伤害值HIC=780 Slam Analysis

11、 - Result基于初步模型进行动态工况分析在锁扣上下止点位置，hood左右两侧前角点最大位移7.36mm Dropslio Analysis - Result 基于初步模型进行动态工况分析铰链失效应变控制（应变值0.15），铰链断裂铰链失效应变不控制，严重变形 Dropslio工况，基于初步模型结构更改一 基于初步模型进行动态工况分析内板上添加导溃槽铰链加厚至4mm， 填充车体侧铰链开孔 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型结构更改一） 基于初步模型进行动态工况分析铰链加厚至4mm ，内板上设计导溃槽基于初步模型进行动态工况分析Hood左右后角点位移Hood左

12、右铰链旋转轴的剪力 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型结构更改一） 铰链加厚至4mm ，内板上设计导溃槽基于初步模型进行动态工况分析 Hood铰链安装螺栓剪力左前左后右前右后 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型结构更改一） 铰链加厚至4mm ，内板上设计导溃槽 Dropslio工况，基于初步模型结构更改二 基于初步模型进行动态工况分析内板上添加导溃槽，降低筋的高度筋截面高度变化1212 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型结构更改二） 基于初步模型进行动态工况分析筋高度降低，铰链加厚至4mm ，内板上

13、设计导溃槽基于初步模型进行动态工况分析Hood左右后角点位移Hood左右铰链旋转轴的剪力 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型结构更改二） 筋高度降低，铰链加厚至4mm ，内板上设计导溃槽Hood左右后角点位移Hood左右铰链旋转轴的剪力基于初步模型进行动态工况分析 Hood铰链安装螺栓剪力左前左后右前右后 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型结构更改二） 筋高度降低，铰链加厚至4mm ，内板上设计导溃槽基于初步模型进行动态工况分析 Dropslio Analysis - Result（结构更改一、二对比） 一二Hood折弯形式发生变

14、化Hood后角点X向位移变小 在不考虑复材结构设计更改的前提下，影响初步模型动态分析结果总结：1、内外板连接的建模方式；2、失效模式的选择及其控制方式；3、真实的复材失效参数输入；4、锁钩模型的弹簧刚度；5、计算稳定的控制参数（摩擦系数、质量缩放等）。6、。 分析所需材料参数以及失效形式需要通过试验来获取以及验证，为结构设计和仿真提供有效输入！ 结构设计更改（目前已验证），影响初步模型动态分析结果总结：1、筋条的尺寸（高度、方向）； 2、导溃槽； 3、铰链结构（厚度）以及铰链失效的控制； 4、。基于初步模型进行动态工况分析基于初步模型进行动态工况分析Dropsilo工况刚性墙与外板摩擦系数的影

15、响f=0.1f=0.5基于初步模型进行动态工况分析Pedpro工况铰链厚度、筋高度的影响铰链加厚铰链加厚，筋高度降低HIC:1623HIC:1728HIC:1225参考b点基于初步模型进行动态工况分析Slam工况扭簧刚度的影响K=0.5K=0.7结构设计考虑- 连接设计锁扣锁扣（内嵌）加强区加强层过度区比例：10:1结构设计考虑- 连接设计铰链（方案A）铺层加强区过渡区（10:1）钢制衬板（焊接螺母）钢制衬板与碳纤维加强筋胶接加强筋结构设计考虑- 连接设计铰链（方案B）螺栓膨胀螺母衬套垫片件A件B结构设计考虑- 铺层过渡设计过度区比例（10:1）厚度1（12层 1.92mm）厚度2（6层 0.99mm）结构设计考虑- 制造可行性分析内板分块铺覆（6块）段1段2段3段4段5段