隨著我國汽車工業的發展,汽車功能不斷完善,傳統的造車工藝在當前的需求下會帶來汽車質量的提升。汽車質量會對汽車的安全性與環保性帶來一定的影響,直觀的體現就在于汽車的燃油經濟性。據預測,2020年時汽車消耗的石油資源將占全球石油總消耗量的64%[1]。研究表明,當汽車質量下降10%時,經濟型可提升6%~8%[2]。因此,汽車的輕質化設計是一個現實的需求。
由于汽車制造需要經歷復雜的流程,花費高昂的成本,因此在汽車輕質化的研究過程中,需要先建立汽車零部件的計算機模型,來對設計理念進行驗證。本文采用有限元建模方法對使用熱壓成型工藝的汽車零部件性能進行驗證。在驗證時,以我國的C-NCAP碰撞標準作為參照[3-6]。計算機仿真結果表明,本文所使用的由熱壓成型工藝制作的汽車零部件,在實現汽車輕質化的同時,還可以對汽車的安全性有一定程度的提升。
網格劃分與檢查:在進行網格的劃分前,需要首先對CAD模型進行集合,進行孔洞、圓角、凸臺、包邊的處理。網格化分時,需要確定網格尺寸,本文定義的網格尺寸在8~10 mm。對于過大的孔洞,將其進行六邊形或八變形的分割。劃分后的網格需要滿足邊長比、雅可比、三角比、翹曲度等指標的要求。
定義材料屬性:網格化分完畢后,需要對有限元分析時的材料屬性進行定義,包括所用材料的板件厚度、材料材質、材料截面屬性。本文涉及的實驗驗證為針對零部件的模態、剛度等靜態特征的線性分析,主要涉及了碳鋼、焊點材料、粘膠材料的相關屬性。
零配件裝配檢查:材料屬性定義完畢后,需要將各個材料按照一定的裝配規則,裝配成汽車零部件。此時,需要定義材料間連接和穿透的關系。圖2給出了使用有限元方法建立的汽車側面碰撞模型,其將被用于后文的碰撞測試實驗中。
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