[发明专利]一种基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法

说明书

本发明涉及汽车工业技术领域，具体涉及一种基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法，将发动机盖、发动机盖相关附件以及与发动机盖配合的白车身数据导入软件内建立模型；获取发动机盖开闭过程中的产生的时域应力结果；将时域应力结果导入软件内模型循环模拟发动机盖开闭过程达到模拟预设次数并获得各个损伤值；将各个损伤值与对应的标准值进行比较，当各个损伤值均小于标准值，则设计满足要求，否则，不满足；本发明无需进行大量对标试验，只需要提供相关材料基本参数即可仿真分析，仿真结果精度更高，可以更好的指导修改设计方案；且发动机盖焊点结构可以进行疲劳分析，单独计算出发动机盖焊点在开闭耐久试验中的损伤值。

技术领域

本发明涉及汽车工业技术领域，具体涉及一种基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法。

背景技术

汽车发动机盖是整车重要的子系统，耐久性是其最基本的性能指标。如果发动机盖结构刚度不够或者缓冲块位置设计不合理，发动机盖会在耐久试验过程发生开裂现象。发动机盖的开闭耐久试验是整车厂验证其耐久性能的必要试验，不同主机厂要求其开闭试验次数至少在3000-10000次，试验过程包括样车准备，台架搭建，正式试验，问题检测等，至少花费一周以上时间。如果试验发生钣金或焊点开裂现象，设计人员修改设计方案后，需重新制作样件再次进行试验验证，并且每设计出一种发动机盖都要通过试验来验证疲劳强度是否满足要求，如此反复耗费大量时间与样件制作，试验费用，影响开发周期。

目前主流整车研发企业，在真实样车完成试制之前，对车发动机盖的开闭耐久性能虚拟开发，有采用惯性释放法与多体动力学法。

惯性释放法基于外部载荷与惯性力之间存在近似平衡的假设，获取关闭时产生的锁扣力，预测发动机盖开闭件疲劳寿命的一种方法。汽车发动机盖关闭过程开始为机盖在一定转矩下的刚体转动，所以分析的第一步也是先给发动机盖旋转体施加一个单位转矩，通过惯性释放计算输出相应转矩下PUNCH文件格式的发动机盖旋转体GPFORCE数据。以惯性释放计算出GPFORCE数据，将其作为载荷约束发动机盖铰链和锁扣位置，通过线性静态分析计算锁扣位置的约束反力。根据输出锁扣位置的约束反力，以及锁扣测量与预估值，乘以一定的放大因数，重新计算输出所关注零件的vonMises应力。将综合钣金件与焊点的应力结果导入ncode疲劳软件进行疲劳寿命评估。

用多体动力学法评估发动机盖的结构耐久性能，相对比较简单而且迭代快速。按图1所示流程及机盖的有限元模型，可快速预测其疲劳寿命。多体模型中，发动机盖的锁机械机构简化成刚体单元，缓冲块则用具备非线性刚度特性的弹簧单元模拟，关键钣金结构则定义成柔性体，获取关键接触部位的载荷，最终根据应力应变及变形效果预测关闭件的疲劳寿命。

惯性释放法的优点是模型简单，不含复杂的白车身；计算利用线性分析，响应和迭代快速。难点是需要依靠大量历史数据及工程师开发经验的支撑，而且无法考虑关闭过程中的动态效应及材料、接触等非线性因素，无法计算车身侧结构的损伤，仿真精度差无法与试验对标。

多体动力学法评估发动机盖的开闭耐久性能，把车身部分看作是刚体，而把机盖定义为柔性体。利用多体动力学分析获取关键部位的载荷，可得到相应的应力应变性能，从而评估其耐久性能。然而这种方法考虑锁机构、密封条及缓冲块加载-变形的非线性特性，需要大量的前期试验数据的支撑和对标，同时忽略了车身变形的因素，对分析结果又一定影响。且通常无法单独分析焊点的损伤值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种克服背景技术的不足，实现快速、有效的评价其钣金与焊点的疲劳寿命，使其设计周期更短，设计成本更低，疲劳寿命预测更加精确的基于有限元的汽车发动机盖开闭耐久疲劳分析方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于有限元的发动机盖开闭耐久疲劳分析方法，包括

将发动机盖、发动机盖相关附件以及与发动机盖配合的白车身数据导入软件内建立模型；