车门系统一般由本体、附件和饰板三部分组成。本体包括车门内板、车门外板、车门窗框、车门加强横梁和车门加强板。附件包括车门铰链、车门限位器、门锁机构、内外手柄、升降玻璃及密封条。饰板包括饰板本体、吸音棉、内饰蒙皮、扣手、扬声器面罩和卡扣等。

有限元分析求解过程

运用CAE技术解决工程实际问题，一般步骤主要如下：

1）前处理阶段：在前处理软件中（Hypermesh）简化数据模型，进行网格划分和网格质量检查，添加材料和属性构建有限元分析模型。

2）计算阶段：将有限元模型提交求解器计算。

3）后处理阶段：在后处理软件（Hyperview）中提取结果（包括但不限于应力、应变和变形量），参照企业标准，根据计算的性能参数，进行优化处理。

车门有限元分析实例

1．车门有限元分析前处理

（1）几何清理

在对车门钣金件抽取中面过程中一般会造成几何缺陷，因此需要进行相关几何修复：改变几何拓扑关系、几何简化等，如图1所示。

图 1 车门有限元网格

（2）网格划分

车门主体用壳单元，单元长度选取5mm，单元类型为S4或S3，铰链和胶接等处采用六面体单元，单元类型为C3D8R。

（3）网格质量检查

本文选取网格质量评价标准见表1。

表 1 网格质量评价标准

（4）车门连接

1）点焊连接：在车门总成中，例如玻璃后导轨及其连接板等需要点焊连接。在点焊时通常选取30～60mm间距，但是实际距离按照零部件形状来调整，点焊的层数通常是两层与三层，在Hypermesh当中，利用Bolt对零部件间的点焊进行模拟，如图2所示。

图 2 前车门点焊

2）缝焊连接：缝焊主要是为了满足零部件连接在结构与强度上的要求，比如说防撞梁就是以缝焊完成连接，一般在零部件间留下1～2mm间隙，确保完成缝焊连接，在Hypermesh当中，使用Seam对零部件缝焊进行模拟。

3）螺栓连接：为了便于拆卸以及符合强度要求，例如车门铰链安装板、窗框左侧立柱安装板等需要螺栓连接。因为螺栓具有较大刚度，在Hypermesh当中，以RBE2对螺栓连接进行模拟。

4）涂胶连接：能够替代焊接对特殊位置进行连接。密封胶主要用于车门各个零部件的缝焊与点焊连接处，主要是提升其密封性，避免腐蚀。Hypermesh当中，利用Adhesives对涂胶连接进行模拟。

2.车门下沉量边界条件

根据整车强度耐久技术规范，针对下沉量的边界条件，即约束及加载情况做如下说明，见表2。

3.车门下沉量结果及分析

在1000N加载下：车门锁扣处Z方向实际变形量为9.908mm，标准要求＜10mm；卸载后残余变形量为1.272mm（图3），标准要求1.5mm；车身最大应力为525.3MPa（图4），材料HC420抗拉强度600MPa，车身最大塑性应变为1.09%；车门最大应力为182.6MPa（图5），材料DC06抗拉强度320MPa；分析结果均符合设计要求，可见车门强度有一定的设计余量，可以适当进行相应的轻量化处理。

图3 卸载变形量1.272 mm

图 4 车身最大应力 ：525.3 MPa MAT ：HC420

图 5 车门最大应力 ：182.6 MPa MAT ：DC06

总结

车门作为车身系统的重要组成部件之一，相对于车身其他部件具有一定的独立性，车门质量的好坏对于汽车总体的舒适性及安全性产生直接的影响。本文采用CAE技术对某款车门下沉量进行分析，输出相关性能参数，可作为设计部门轻量化设计的重要依据。