本文应用Hypermesh软件，在充分考虑材料性能、几何及边界的非线性后，建立了某皮卡车门外板的有限元模型，并对其进行模拟综合分析，通过对车门外板的抗凹性计算和评价，为车门外板的强度提升提供了重要的先决条件。

车门属于驾驶室的开闭件结构，需同时满足一定的结构刚度要求和造型的美观性。与此同时，车门外板尺寸较大、表面有曲面和腰线等设计以及一定的预变形，使用过程中会受到外载荷的作用，如手指的按压、行车过程中碎石杂物的冲击，均会使车门外板发生凹陷曲变或局部永久变形，影响车身的美观。

在汽车设计领域，通常把车门承受外部载荷作用，抵抗凹陷曲变或永久变形的能力称为车门的抗凹性。本文模拟手指对车门外板各部位按压等动作引起的车门外板变形，应用Hypermesh软件对其进行模拟分析处理，检查车门外板在各局部区域受外力作用时的外板弹性恢复能力，对该车门外板抗凹性进行了分析。

有限元分析

1.建立车门模型

通过Hypermesh的CAD接口导入某皮卡车前门的CATIA模型，获取分析所需的车门数模。针对车门外板采用壳单元划分网格，门锁加强板、玻璃导轨支架和铰链加强板通过焊接与车门内外板相连接，车门防撞梁通过焊接与车门内外板相连接，内板与外板之间通过翻边焊接相结合，压头采用六面体单元来划分网格。

2.单元划分

单元尺寸规格为10mm×10mm，对于局部关键区域，对网格进行适当细化，但不小于5mm×5mm。单元最小尺寸对于抗凹性计算结果具有非常重要的影响，对于钢材料，最小单元尺寸最好不要小于5mm，但对于刚体压头模型则没有最小单元尺寸要求。对于大型有限元模型的建立，单元质量检查需花费较多时间，质量较差的单元不仅会浪费计算时间，而且会大大降低计算步长，计算结果也不可靠。通过仔细检查划分好的单元，发现网格划分中存在的问题，及时修改，确保车门外板模型的准确性。

3.检测点选取

在抗凹检测点处通过加载压头（模拟手指）来进行抗凹性分析的加载，模拟抗凹试验。压头位置一般设置在车门外板刚度相对薄弱的地方，可根据经验（无加强板筋及曲率变化较大的应力集中位置）及车门外板的模态分析振型图来确定刚度最弱的区域。

压头大小直径为20mm，与车门接触的圆角半径为1mm。加载压头可以简化视同为刚体，通过运动关联的方法加载压头有限元模型。在Hypermesh中将加载压头划分网格，网格大小为2mm×2mm，并在压头上各节点与加载点处节点建立1D的RBODY单元，加载点处节点为主节点，压头上各节点为从节点。

4.定义接触

在Hypermesh中，定义接触及接触单元来模拟接触问题时，该接触由主面和从面构成。为满足主面和从面的定义要求，选择刚度较大、网格较粗的车门外板为主面；选择刚度较小、网格较细的压头作为从面；在定义接触过程中，接触方向为主面的法向，从面节点不允许穿越主面。

约束车门密封线位置所有方向自由度，在车门外板上施加单位均布载荷，根据车门外板屈曲分析结果，在车门外板上选择位移较大的9个点，通过刚性压头，对分析点施加垂直表面的400N载荷，并约束车门密封线位置所有方向自由度。

5.分析所需边界条件

车门外板屈曲和压痕回弹分析边界条件如图1所示。

（1）约束车门密封线位置所有方向自由度，在车门外板上施加单位均布载荷。

（2）根据车门外板屈曲分析结果，在车门外板上选择位移较大的9个点，通过刚性压头，对分析点施加垂直表面400N的载荷，并约束车门密封线位置所有方向自由。

（3）释放压头垂直与车门外板方向的平动自由度（即释放Y方向自由度）。

（4）在压头加载点处施加一随时间变化的集中力，加载（0～1s）集中力由0加至400N；衡载（1～1.5s）集中力400N不变；卸载（1.5～2s）集中力由400N减至0；回弹（2～2.5s）集中力为0。

结果分析

1.车门屈曲分析

模型共计算了15个特征值，部分特征值的车门屈曲分析结果如图2、图3和图4所示。

根据静态屈曲抗凹分析结果，确认加载点位置：车门的屈曲抗凹分析中，涉及到材料的塑性和接触等属于非线性分析。在Hypermesh中的ABAQUS模板下进行，将NASTRAN模块型转换到ABAQUS模块，然后在前门外板上施加均布载荷，利用ABAQUS软件确认其记载位置。

根据均布载荷下的屈曲分析结果确认其余加载点位置：保持均布载荷静态分析的边界条件和载荷不变，改变载荷设置选项和分析类型，进行均布载荷下的屈曲分析以确定加载的其他位置。在实际工作中也可以根据工程经验确认部分加载点位置。通过以上分析来确认车门屈曲抗凹分析所有的加载点位置。位于车门外板中部及附近区域的屈曲分析中位移量较大，选取其中的9个点为下一步的压头载荷分析压痕回弹做准备。压痕回弹分析分布点如图5所示。

2.压痕回弹分析结果

某皮卡车前门外板抗凹分析结果如表所示，可以看出，该车门外板加载完成时，最大位移9.979mm出现在P5点，小于10mm，满足目标值要求；卸载完成时，最大位移出现在P8、P9点，其值分别为0.589mm、0.522mm，略大于0.5mm，这两处抗凹性接近目标值要求。总体抗凹性能良好，达到了设计要求。

结语

本文基于Hypermesh软件，模拟车门外板抗凹刚度分析的整个过程，通过添加适当载荷，得到位移云图及压痕回弹曲线，根据抗凹性能判定标准，确认分析结果是否满足要求，为今后的皮卡车门外板结构优化提供了参考。