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乘用车背门模态及刚度分析 

目 录

摘   要 I

Abstract II

1 绪论 1

   1.1 CAE技术简介 1

   1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 在汽车工业领域CAE的研究发展现状 1

1.2.2 在汽车车门设计过程中CAE的研究发展现状 3

   1.3本文研究的背景意义和内容 6

   1.4本章小结 6

2 有限单元法及有限元分析软件简介 7

   2.1 有限单元法简介 7

   2.2 有限元分析软件简介 7

2.2.1 Hypermesh简介 8

2.2.2 OptiStruct简介 8

2.2.3 HyperView简介 8

 2.3 本章小结 8

3 汽车背门有限元模型的建立 9

   3.1 引言 9

   3.2 有限元建模 10

3.2.1 模型简化和几何清理 10

3.2.2 网格划分 11

3.2.3 网格质量检查及优化 13

3.2.4 连接关系的模拟 15

3.2.4.1 焊点连接 15

3.2.4.2 螺栓连接 15

3.2.4.3 刚性连接 16

3.2.5 设置材料和单元属性 17

   3.3 本章小结 18

4 背门的模态分析 19

   4.1 模态及模态分析的定义 19

   4.2模态分析理论基础 19

   4.3 发动机怠速频率 20

   4.4背门有限元模型模态结果及分析 21

   4.5 本章小结 25

5 背门的静力学刚度分析 26

   5.1 扭转刚度计算分析 26

5.1.1 扭转工况的约束载荷建立 26

5.1.2 扭转工况的分析结果 27

   5.2 弯曲刚度计算分析 27

5.2.1 弯曲工况的约束载荷建立 27

5.2.2 弯曲工况的分析结果 28

   5.3 下垂刚度计算分析 29

5.3.1 下垂工况的约束载荷建立 29

5.3.2 下垂工况的分析结果 29

   5.4 背门刚度分析结果评价 30

   5.5 本章小结 30

6 背门的结构优化与分析 31

   6.1 背门的结构优化 31

   6.2 背门优化后的模态结果及分析 35

   6.3 背门优化后的刚度分析 35

6.3.1 优化后的扭转刚度计算分析 35

6.3.2 优化后的弯曲刚度计算分析 35

6.3.3 优化后的下垂刚度计算分析 36

   6.4 优化后的背门刚度分析结果评价 37

   6.5 本章小结 37

7 总结与期望 38

   7.1 全文总结 38

   7.2 工作展望 38

致谢 40

参考文献 41

摘   要

本文主要以某型SUV乘用车的后背门作为研究对象，通过有限元分析方法，利用Hypermesh有限元分析软件对其进行了静力学分析,具体主要工作内容为以下几个方面。

首先进行了车背门的有限元建模，主要对车背门构件的网格划分方法和焊点连接模拟实现做了详细说明与总结，最终得到一个完整的车背门有限元模型。然后分析了车背门模态，通过模态分析得到车背门的振动模态，并对车背门振动特性做出评估。接着对车背门进行了有限元静力分析，分析车背门在三种不同工况下的刚度，并根据分析结果，对车门的刚度做出总体评估。最后进行了车背门结构优化分析。通过车背门模态、刚度分析结果，对车背门的具体构件进行优化并分析，并对优化前后背门的模态、刚度进行比较并做出评估。

关键词：汽车背门 有限元分析 模态 刚度 优化

Abstract

In this paper, the tail door of one SUV is used as a research object. Its statics performance is analyzed by Hypermesh software, through the finite element analysis method. The work contains four main aspects：

First of all, we established the finite element model of the tail door. The mesh generation method and simulation of connection and weld spots are expounded. Finally, we get a finite element model of the tail door. Secondly, we analyzed the mode of the tail door. By Mode analysis，the vibration mode is gotten. Based the result，we eva luate the vibration characteristic of the tail door. Thirdly, we analyzed the statics performance of the tail door. Analyze the stiffness of the tail door under three different conditions. Based on this result, the overall eva luation of the tail door is presented. Finally, we did structure optimization analysis of the tail door. Based on the results of Mode and Static analysis, the specific components of tail door are optimized and analyzed again. Then the results before and after optimization are compared.

Key words: vehicle tail door, finite element analysis, mode, stiffness, optimization