奇瑞汽车开启件碰撞建模指南V.docx

编号:版本： 0.0 密级： 秘密开启件碰撞建模指南编制/日期： 唐正强校对/日期： 审核/日期： 批准/日期： 奇瑞汽车工程研究院整车安全部2007年04月20日1前言开启件，英文称closure，与白车身组成一个刚性的封闭结构，特别是车门，能够同时承 受纵、横两个方向的撞击载荷因此开启件建模质量也非常重要开启件碰撞建模也是建模中的一个难点，了解开启件的运动方式、各部件之间的焊接工 艺以及连接方式对于建模工程师完成精确的模型是必不可少的本指南是在《奇瑞汽车碰撞分析通用指南》的基础上，规范了开启件碰撞建模的一般要 求和准则，对汽车开启件碰撞建模作了具体、详尽的描述建模以HyperMesh为前处理软件2几何结构描述开启件通过铰链和白车身连接，共同组成的一个封闭的刚性空间结构，在发生碰撞过程 中避免乘员被甩出车外而受重伤或死亡的危险另外，开启件还包括一些特殊功能的部件， 如一些胶材料部件等，但是这些部件在碰撞分析中不是很重要，在碰撞建模中可以省去开启件一般包括发动机盖、 车门和行李箱盖（图2.1）开启件结构的主要子系统见表 2.1图2.1开启件结构结构图表2.1开启件子系统名称序号中文名称英文缩写CAD编号1发动机盖hoodXXX-8402XXX2前门frt drXXX-6101XXX3后门rr drXXX-6201XXX4行李箱盖hatchbackXXX-6301XXX3数据需求• 整车坐标系白车身3D数模、3D焊点和厚度线• 开启件各子系统零件名称、零件号、钣金厚度、材料牌号明细表• 金属材料真实塑性应力-应变曲线4网格划分开启件建模主要包括发动机盖、前门、后门、行李箱盖等建模。

考虑计算资源和计算精度的平衡：对于开启件的外表面基本尺寸为 20mm X 20mm （图4.1）；其他零件尽量控制在8-11mm 之间图4.1边缘过渡网格示意图4.1网格划分方案在划分网格时要采用以下方案：1) 采用中间平面建立网格模型，避免初始穿透；2) shell单元至少2排以上，solid单元至少3排以上，如图4.2所示;图4.2多排网格3) 保留主要几何型线，网格要与几何保持良好的贴合；4) 需要布置焊点的翻边处至少要分两排以上的网格单元，单元与边缘平直；5) 关键区域单元应尽可能规则并细化，在粗细网格之间应有过渡单— 元，参见图4.1 ；6) 防止集中出现翘曲单元和三角形单元的区域； 二一-一7) 对于横跨纵向中心面的部件，用纵向中心面把它分割为两部分；/8) 对称部件和对称结构要求对称网格4.2单元质量标准碰撞分析模型的单元要满足如下质量标准：1)2)3)4)5)6)翘曲角度(Warpage)： 15 °长宽比(Aspect Ratio ): 5倾斜角度(Skew Angle )： 10 °四边形内角(Angle Quad ): 40~135 °三角形内角(Angle Tria)： 25~120 °雅克比(Jacobian ): 0.6在HyperMesh中的质量检查参数设置见表 4.1。

表4.1单元质量检查标准输入HyperMesh的单元质量检查文件《criteria》如下:Criteria file writtenby HM7.0# CriterionOnWtIdealGoodWarnFailWorst0 penalty value0.000.000.801.0010.001 min size11.010.0009.0004.9004.0003.2862 max length11.010.00012.00018.56020.00030.0003 aspect ratio11.01.0002.0004.4005.00010.0004 warpage11.00.0005.00013.00015.00030.0005max anglequad11.090.000110.000130.500135.000151.6676min anglequad11.090.00070.00046.00040.00020.0007max angletria11.060.00080.000112.000120.000150.0008min angletria11.060.00050.00029.50025.0006.2509skew11.00.00010.00034.00040.00070.00010jacobian11.01.0000.9000.7000.6000.30011chordal dev00.00.0000.3000.8001.0002.00012% of trias11.02.0006.0009.28010.00012.222另外，三角形单元数不能超过单元总数的 10%。

4.3网格划分细则4.3.1孔与网格形状4.3.1.1基本原则1） 直径①小于6mm的孔可以忽略掉，将此孔填满；2） 直径 ①大于等于6mm的孔必须保留3） 有的孔会影响到周边的网格质量，可以依据经验适当对这些孔作一些简单的处理4.3.1.2孔的形状简化规则大于①45的孔，周围网格采用标准尺寸进行划分；小于或等于 ①45的孔，孔的形状按表4.2的规则进行简化处理：表4.2孔的简化处理规则4.3.1.3不同种类孔的处理1） 用于联接的圆孔一螺栓孔对于铰链安装孔按图4.3处理，外圈直径大小与垫片的直径相同（一般为孔径的 2倍）图4.3主要安装受力孔的处理2） 普通圆孔例如用于布置线束的孔、工艺孔、车身减重孔以及定位孔等按表 4.6的规则处理3） 椭圆孔其处理方式如图4.4，即直径B在7〜20mm之间，构建两个网格单元；小于 7mm则用 一个网格单元模拟4）其他孔螺钉孔、铆钉孔、塞焊孔等全部忽略；对于线卡孔，将 孔洞去除，在孔心处布置单元节点图4.4椭圆孔的处理实例4.3.1.4孔的处理实例各种孔的处理实例如图 4.5、图4.6所示：图4.5孔网格划分实例1图4.6孔网格划分实例24.3.2加强筋的处理1） 关键区域的筋全部保留；2） 对于小的加强筋，按最小网格尺寸进行划分网格；3） 筋的扩展斜面的处理办法如图 4.7所示。

图4.7筋网格划分4.3.3过渡圆角/倒角的处理1） 对于尺寸大于、等于 8mm的圆角/倒角，必须生成两排网格单元，如图 4.8所示；2） 对于尺寸小于8mm的圆角/倒角，只需生成一排网格单元即可，如图 4.9所示；图4.8双排网格 图4.9单排网格3） 如果圆角/倒角长度小于4 mm，必须将倒角长度按图 4.10所示的方法延长到4mm图4.10长度小于4mm的倒角处理5材料一般情况下，开启件选材相对固定外板一般选用 B180H1，内板一般选用ST13、ST14 和ST16等，加强板一般选用B170P1、B210P1等，对于新开发的车型，加强板也有选用 B340LA对于上述材料，在建模时选用24号材料模型，也可以采用98号材料（简化的 Johnson-Cook本构模型），考虑材料应变率效应：* MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICIDRhoENUSIGYETANEPPFTDEL7.85E-06210.0000.30.0000.000CPLCSSLCSRVPID0注：LCSS输入相应材料牌号对应的有效应力应变曲线简化的Johnson-Cook本构模型:其中：A为初始屈服应力B为应变强化系数n为应变强化指数C为应变率强化系数*MAT_SIMPLIFIED_JOHNSON_COOKIDRhoEPRVP9.5E-73.0000.301ABNCPSFALLSIGMAXSIGSATEPSOBEAM焊点材料采用100号材料模型:* MAT_SPOTWELDIDRhoENUSIGYETDTTFAIL7.85E-6207.0000.2901.01.00.000EFAILNRRNRSNRTMRRMSSMTTNF0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0006属性开启件除少量胶以外，全部采用壳单元模拟。

壳单元属性参数设置:*SECTION_SHELLIDELFORMSHRFNIPPROPTQR/IRIDICOMPSETYP21.00031.00.00001T1NLOCMAREA0.00.000注：其中T1为壳单元的实际厚度NIP为积分点个数，当T1>3时，NIP =5；当3NT1N1.0时，NIP=3 ； 当 T<1.0 时 NIP=2可变形焊点beam单元属性参数设置：*SECTION_BEAMIDELFORMSHRFQRCSTSCOOR91.0002.010.0THICIsTHIC2sTHICItTHIC2tNSLOCNTLOCs6.0006.0000.0000.0000.0000.07连接关系处理7.1点焊开启件各个部件的连接方法大都是点焊 点焊处理时注意连接单元须与平面垂直点焊有两种模拟方法：• 层板焊接用spotweld( *CONSTRAINED_SPOTWELD )单元模拟，3层以上板焊接用 rigidbody( *CONSTRAINED_NODAL_RIGID_BODY )单元模拟，用 rigid body 连接时，不要激活 attach nodes as set 选项。

• 用BEAM单元模拟可变形焊点可变形焊点通过 TYPE 9 BEAM单元来模拟，该模拟方法可根据焊点材料的特性来判断点焊失效，使模拟更真实，且不需要单元节点一一 对起，方便建立模型• 为减轻劳动量，提高建模效率，推荐使用第二种方法模拟点焊7.2烧焊烧焊模拟方法：2层板焊接用spotweld( *CONSTRAINED_SPOTWELD )模拟；3层以上 板焊接用 rigid body ( *CONSTRAINED_NODAL_RIGID_BODY )单元模拟，用 rigid。