基于ABAQUS的某SUV尾门力学性能仿真研究

刘宇，张晶晶

基于ABAQUS的某SUV尾门力学性能仿真研究

刘宇，张晶晶

（江铃汽车股份有限公司 产品开发技术中心，江西 南昌 330001）

尾门是SUV车型车身结构重要组成部件，对整车性能有重要影响，文章针对某SUV尾门进行了强度和刚度CAE分析和研究，然后进行了台架强度工况测试，CAE分析和台架试验结果表明，此SUV尾门的力学性能满足目标要求。

尾门；强度；刚度

1 引言

随着国家经济高速发展，人民的生活水平日益提高，乘用车尤其SUV销量也得到快速发展，与此同时，人们对于SUV的舒适性要求也越来越高。汽车尾门作为车身结构的重要组成部分，其外部造型、内在零部件刚强度及匹配度等需满足整车性能要求[1-3]，故研究车门力学性能具有重要的价值和意义。

本文研究源于某新平台SUV需开发尾门，需确保其结构刚强度力学性能满足设计目标要求，通过有限元方法，基于Hyperworks及ABAQUS软件，对某城市型SUV尾门进行了强度和刚度CAE分析，同时结合台架试验，进行了尾门台架强度试验，CAE分析结果和台架测试结果表明此车型尾门力学性能满足设计目标。

2 尾门CAE分析

2.1 尾门FEA模型

本文采用有限元软件Hyperworks对某乘用车尾门系统进行了建模，网格大小为5mm，材料为玻纤塑料和APO- 3018LS，其对应弹性模量为9200和2800MPa，有限元模型如图1。

2.2 尾门CAE模态分析

本文分析了尾门约束模态性能，约束尾门安装螺栓及缓冲块地方全自由度，模态分析结果如图2，其中一阶弯曲模态为33.6Hz，二阶扭转模态为45Hz，大于目标值30Hz，满足要求。

图1 某乘用车尾门FEA模型

图2 尾门模态分析结果

2.3 尾门掌压CAE分析

本文对尾门进行了掌压CAE分析，约束尾门上安装点的全自由度，下端释放转动自由度，模拟人员手部掌压尾门，压力F为445N，边界条件如图3。

图3 尾门掌压CAE分析边界条件

本文按照上述加载边界条件，对尾门进行了掌压CAE分析，其结果如图4所示，四个测量点残余永久变形汇总见表1，永久变形都小于0.5mm，满足设计目标。

表1 尾门掌压CAE分析结果表

2.4 尾门刚度CAE分析

本文对尾门进行了扭转和弯曲刚度分析，边界条件如图5所示，其中扭转刚度分析边界为保持重力，在左端施加260N，然后卸载。而弯曲刚度分析边界条件为保持重力，在锁扣处施加300N然后卸载。

图5 尾门刚度CAE分析边界条件

本文按照上述加载边界条件，得到如图6和图7的尾门扭转和弯曲刚度分析，其中扭转状态下，尾门永久扭转角度0.004度，小于目标值0.3度，满足要求，弯曲状态下永久变形量为1.1mm，小于目标值2.6mm，满足设计目标。

图6 尾门扭转刚度分析结果

图7 尾门弯曲刚度分析结果

2.5 尾门肘压CAE分析

本文对尾门进行了肘压CAE分析，约束尾门上安装点的全自由度，下端释放转动自由度，模拟人员肘部压尾门，压力F为155N，边界条件如图8。

图8 尾门肘压CAE分析边界条件

本文按照上述边界条件，得到尾门肘压CAE分析结果，如图9，卸载后，尾门永久变形位移为0.008mm，满足目标小于0.1mm的设计要求。

3 尾门强度试验分析

本文对尾门进行了强度试验，对尾门从关闭锁上位置打开至最大位置，再以13.6J的能量关闭，共计250000次，每5个循环进行一次过开场景循环，过开场景循环的定义为尾门打开至最大位置，在尾门边缘施加一个与在重心100N相当载荷，试验结果表明，尾门强度性能无裂纹，满足要求（图10）。

图10 尾门强度试验结果

4 结论

本文基于ABAQUS有限元仿真分析软件，对某乘用车尾门进行了CAE模态、刚度、掌压、肘压分析，同时结合台架试验，进行了尾门台架强度试验，CAE分析和台架试验结果表明，此车型尾门力学性能满足设计目标。

[1] 王俊峰.基于性能要求的汽车尾门轻量化设计研究[J].汽车实用技术2020(1):15-19.

[2] 梁超.汽车尾门开闭耐久性能分析[J].上海汽车2019(6):31-34.

[3] 李广.某乘用车电动尾门安装点刚度提升研究[J].汽车实用技术 2019(9):18-21.

Simulation study on mechanical performance of tail gate of an SUV based on ABAQUS

Liu Yu, Zhang Jingjing

( Product Development & Technical Center, Jiangling Motors Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330001 )

The tail gate is an important part of the body structure of SUV, which has an important impact on the performance of the whole vehicle. In this paper, the strength and stiffness of the tail gate of an SUV are analyzed and studied by CAE, and then the bench strength test is carried out. The results of CAE analysis and bench test show that the mechanical properties of the tail gate of SUV meet the target requirements.

Tail gate; Strength; Stiffness

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.02.039

U463.83+4

A

1671-7988(2021)02-120-03

U463.83+4

A

1671-7988(2021)02-120-03

刘宇，就职于江铃汽车股份有限公司产品开发技术中心。