基于Pro/ENGINEER的机盖锁运动仿真与应力分析

CAD与CAE一体的设计方法进行产品设计,这种设计方法可减少实物模型和样机的投入,避免设计缺陷,缩短产品开发周期和降低产品成本。文章在发动机盖锁相关零件三维模型已建立的基础上,尝试利用Pro/ENGINEER的机构模块进行发动机盖锁的运动仿真,利用Pro/ENGINEER的有限元分析模块Pro/MECHANICA进行发动机盖锁的强度和刚度校核,表明零件在危险截面区的最大应力小于许用应力,满足强度要求,底板满足刚度要求,提高了设计的可靠性。

Technical Analysis and Improvement of the Pedestrian Safety Protection of a Car Hood

The pedestrian protection technology must be used in automotive design if China-made automotives want to compete and grow strong in the world in the future. In this paper, a CAE simulation analysis is made for a domestic sedan car hood to check whether it meet the pedestrian safety protection laws and regulations. Results show that the original car cannot meet the demands of the rules. In order to meet the standards of the pedustrian protection rules, the car hood should undergo structural improvements. Tested again by CAE simulation analysis, the car after a series of improved design can reached the 3-star class EuroNCAP（ Euro New Car Assessment Program）standard of the car pedestrian safety protection laws and regulations.

某乘用车发动机盖疲劳耐久问题分析解决

文章通过对某车型发动机盖在开闭耐久试验中出现的钣金开裂、磕碰等问题进行研究。系统分析了问题产生的原因,重点聚焦发动机盖限位不足的问题,提出多个解决方案,并通过仿真分析、试验验证等手段验证方案的可行性。同时全面考虑解决该问题的周期、投入成本等因素,最终提出了一种低成本方案,即限位块采用实心和优化螺纹结构来解决该试验问题对各类车型的发动机盖设计过程中出现的类似问题,有重要的指导意义和工程应用价值。

基于轻量化的铸铝发动机罩生命周期评价

为实现汽车轻量化,验证熔模精密铸造产品的节能减排效果,文章对发动机罩进行生命周期评价。结合熔模铸造工艺设计出满足刚度和模态性能要求的发动机罩,建立发动机罩全生命周期评价模型;追踪生命周期能耗和温室气体(greenhouse gases,GHG)排放,并进行敏感性分析。结果表明:通过一体化集成设计使铸铝发动机罩的质量减轻17.87%,全生命周期能耗降低10.18%,GHG排放减少7.12%。该铸铝发动机罩生命周期评价结果满足节能减排要求,研究为汽车绿色低碳化设计提供了理论依据。

基于热压罐成型工艺的碳纤维发动机罩制造技术

为了试制合格的碳纤维发动机罩产品,解决制造过程中的技术问题,采用计算机辅助工程(CAE)分析方法对产品进行结构优化与仿真分析,确定制造技术方案,优化产品铺层技术数据、热压罐成型技术参数及模具工装开发方法,获取碳纤维复合材料产品的开发技术规范及工艺试制经验。碳纤维复合材料产品的开发及工艺制造过程复杂,技术规范与试制经验对产品质量有较大影响。

基于FAHP-TOPSIS法的一体化前舱盖轻量化设计

为保证汽车行车安全,前舱盖需满足刚度、模态和行人保护等要求。针对汽车前舱盖的轻量化设计需求,建立了铸铝一体化前舱盖有限元模型,分析了前舱盖的刚度、模态和行人保护性能,构建了RBF-Kriging混合近似模型并联合存档微遗传算法(archive based micro genetic algorithm,AMGA)对前舱盖进行多目标优化。针对多目标优化产生的Pareto解集,提出一种基于模糊层次分析-逼近理想解排序(fuzzy analytic hierarchy process-technique for order preference by similarity to ideal solution,FAHP-TOPSIS)法对Pareto非劣解进行综合性能排名,主客观相结合地选择出最优方案。结果表明,在满足性能要求的前提下,最优一体化前舱盖质量降低了32.14%,轻量化效果显著。

基于模态分析的挖掘机发动机罩结构优化

挖掘机发动机罩通常由薄板件与加强筋通过焊接而成。在发动机和路面的激励作用下,其薄板结构容易产生严重的振动响应,直接导致结构某些薄弱位置的变形、开裂等问题。利用HyperWorks软件建立了某型挖掘机发动机罩有限元模型,对其进行了模态分析,得到了其在自由状态下的前四阶固有频率及振型,并通过模态实验验证了仿真结果的准确性。依据实验与数值模态分析结果,对该发动机罩进行了结构优化。与原结构相比,优化后发动机罩刚度有所提高,典型振型的最大变形量大幅降低,其动态性能得到明显改善。

轿车发动机罩拓扑结构优化及其轻量化设计

对常见四种工况下的轿车发动机罩板进行有限元分析,采用拓扑优化的方法,在四种工况下,以加权应变能最小为优化目标,对发动机罩内板中部区域进行优化。通过软件OPTISTRUCT中的OSSmooth模块导出结构优化后的文件,在CATIA中根据拓扑优化的形状和材料分布的路径进行模型的修改,得到拓扑结构优化后的发动机罩板,并分别选取高强度钢、铝合金、镁合金作为替换材料,对比优化前后的发动机罩板的综合力学性能,得出拓扑结构优化后的铝合金方案为最优轻量化方案。

铝质发动机罩的行人碰撞保护研究

应用HyperMesh建立发动机罩和行人头部的有限元模型,利用LS-DYNA有限元分析软件研究人的头部与钢质、铝质发动机罩相撞时的动态响应问题,并经试验验证。对头模撞击铝质发动机罩与钢质发动机罩作了比较,得出铝质发动机罩对行人头部具有更好保护效果的结论。对铝质发动机罩内、外板的厚度进行改进设计,得到综合轻量化、刚度及安全性3方面的要求都比较好的设计方案。最后对铝质发动机罩的内板结构进行拓扑优化设计,得到了在保证刚度的前提下减重效果最好、具有优异的行人碰撞保护性能的铝质发动机罩结构。

碳纤维复合材料发动机罩行人保护性能的试验验证

为研究碳纤维复合材料发动机罩行人保护性能,与同结构金属发动机罩进行了对比试验验证。试验结果表明,碳纤维复合材料发动机罩的头部合成加速度峰值比金属发动机罩平均低30%,在结构加强位置类似的情况下,其更有利于降低头部伤害值;碳纤维复合材料发动机罩对发动机舱内布置影响较小;碳纤维复合材料发动机罩在受到行人头部冲击后能够保证结构的完整性,有利于降低事故维修成本。

铝合金与玻璃钢汽车引擎盖的生命周期评价

文章对铝合金和复合材料汽车引擎盖的生命周期环境影响进行了评价和对比分析,结果表明,在原材料获取阶段和加工制造阶段,铝合金引擎盖的环境影响大于复合材料引擎盖,使用阶段的低油耗使得前者的生命周期环境影响小于后者。由分析单一引擎盖零部件扩展到整车,将使用100kg铝合金的汽车A与使用120kg复合材料的汽车B进行对比分析。汽车A的生命周期环境影响小于汽车B,但在车辆行驶至第7年之前,即累计行程为14.85×104 km,汽车A生命周期环境影响大于汽车B。

基于仿真计算的汽车发动机罩改进设计研究

利用有限元方法对某车型在50km/h的速度下正面碰撞刚性墙的过程进行计算机仿真,结果发现发动机罩铰链发生断裂失效,试验结果与仿真结果一致,发动机罩铰链断裂将严重影响到驾驶员及乘员的安全,另一方面也降低了发动机罩变形吸能的能力。根据仿真计算结果,对发动机罩及铰链进行结构和材料两方面的改进设计,从而保证铰链在整车碰撞过程中不再发生断裂,同时也改善了发动机罩的变形吸能模式,进而有效地增强了车身的安全性能。

针对行人保护头部碰撞的发动机罩设计方法

分析了在新的行人保护头部碰撞法规及评价体系下,发动机罩盖设计中遇到的问题。使用Hypermesh和MADYMO建立了行人头部碰撞分析模型,并进行了试验验证。通过采用内板结构重新设计、改进材料特性、控制质量等方法,有效克服了遇到的问题。结果表明,通过采取被动安全措施,依然可以有效提高行人头部保护性能。

应用拓扑优化方法的发动机罩板结构轻量化研究

以某型车的发动机罩板作为研究对象,以拓扑优化方法作为指导,设计三种不同方案对罩板结构进行拓扑优化,并通过有限元模拟计算进行力学性能分析,比较并评价三种方案,总结并得出最优罩板结构优化方案,减轻罩板重量,改善罩板的实际力学性能,对于其他汽车部件结构轻量化设计具有较大的指导和借鉴意义。

基于有限元分析的发动机罩拓扑优化设计

建立了某轿车发动机罩有限元模型,对其进行了模态分析计算,得到发动机罩的固有频率和振型。在此基础上建立了基于变密度法的拓扑优化设计数学模型,运用HYPERMESH软件对发动机罩进行了拓扑优化设计,研究了发动机罩最优的加强筋布局形式,使得结构的低阶模态频率提高2HZ,提高了发动机罩的动态刚度,解决了发动机怠速时发动机罩的振动问题。

有利于行人保护的可逆抬升式发动机罩研究

建立了所研究车型前端车身的有限元模型,按照欧洲行人保护法规2003/102/EC的要求,对其行人头部保护性能进行了仿真评估,并通过实车试验验证了仿真模型的有效性。通过对该车型的Euro-NCAP行人头部保护性能进行仿真评估,确认其风挡玻璃下边缘和A柱下端是对头部造成伤害的主要区域。设计了一种主动式发动机罩,中央控制单元可以在人-车碰撞发生前约0.4s触发抬升机构,向后上方抬升发动机罩增加其吸能空间,同时可覆盖风挡玻璃下边缘和A柱下端区域。仿真结果表明,该装置能有效改善行人头部保护效果。

发动机罩外板拉深回弹的数值模拟分析

发动机罩外板结构简单,表面平直,曲率半径大,整体高度低。如果对外板拉深成形时的毛坯形状与尺寸、冲压方向与速度、拉延筋布局与结构以及压边力大小、凸凹模间隙、摩擦润滑等工艺因素的选择或控制不当,则容易导致其卸载后的回弹量增大。文章以eta/DYNAFORM软件为计算平台,利用正交实验法,对某轿车发动机罩外板的拉深回弹现象进行了数值分析,并在此基础上确定了控制回弹的拉深工艺参数和模具结构参数。实验结果表明,该外板零件的拉深回弹呈扭曲倾向,即存在一部分区域上翘,而另一部分区域下陷,其中下陷趋势较上翘明显。根据数值模拟分析得到满足外板技术要求的最优拉深工艺参数和模具结构参数组合为:压边力900kN,虚拟冲压速度1000mm/s(相当于实际冲压速度的10倍),拉延筋高度6mm,凸凹模间隙0.8mm。

基于行人保护的发动机罩铰链研究

针对发动机罩铰链区域对满足行人头部保护要求存在的不足,设计了一种新式压溃式铰链。采用Hypermesh软件建立了该铰链的有限元模型,并进行了试验验证。应用有限元软件Nastran对原始铰链和新铰链进行静强度仿真比较可知,新式压溃式铰链的横向强度更好。按照欧洲行人保护法规应用有限元软件LS-DYNA对新铰链和原铰链进行行人保护性能仿真比较可知,使用压溃式铰链使行人的头部伤害值HIC由原来的1420下降到了940,表明压溃式铰链在横向强度提高的基础上具有更好的行人头部保护性能。

发动机内罩板成形过程中工艺孔的设置

介绍了汽车发动机内罩板成形工艺,在零件毛坯上加开工艺孔,分析了工艺孔处的应力应变状态,得出了工艺孔开设的位置与大小对零件成形的影响,总结出了开设工艺孔的方法和需要注意的问题,并利用数值模拟优化工艺孔的开设,验证了分析的有效性。

某SRV发动机罩模态分析及频率优化研究

建立了某SRV发动机罩的有限元模型,利用MSC.Nastran有限元软件分析了该发动机罩的自由模态,得到了其各阶振动频率和振型。与路面激励频率、发动机激励频率、白车身固有频率进行了对比,指出了其中可能存在共振的频率,并提出了以壳单元厚度为变量、1阶和3阶固有频率为约束条件、系统质量最轻为优化目标的频率优化方案。结果表明,优化后发动机罩前3阶固有频率能有效地避开共振频率。