側開門耐久試驗臺設計【含20張CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 門結構撞擊耐久性試驗 美國Baskar 通用-中型和豪華汽車集團 轉載自:IBEC ' 98會議記錄，第一卷 先進的車身設計和工程 (p - 330) 國際組織工程 會議及博覽會 底特律,密歇根州 一九九八年九月二十九日至十月一日 摘要 汽車工業(yè)面臨許多競爭挑戰(zhàn)，包括重量和降低成本以滿足CAFE標準。特別是，為減輕重量而優(yōu)化的薄門板可能會影響制造商所保證的門的質量和門的耐久性。傳統(tǒng)上，門的耐久性的評估是通過測試來完成的，而不是使用計算機輔助技術。許多簡單的CAE技術，如簡單的線性靜態(tài)和動態(tài)分析，已被用來評估門的結構完整性。然而，由于瞬態(tài)沖擊現(xiàn)象，使勁關門事件需要進行復雜的分析。用計算機技術解決這一復雜的摔門事件是CAE工程師面臨的一個具有挑戰(zhàn)性和趣味性的問題。然而，已經開發(fā)了一種簡單化的技術來預測門的耐久性問題。這項技術涉及到使用基于計算機的有限元方法結合慣性釋放和疲勞壽命預測。實際測試驗證了分析預測的結果。該方法提供了一種廉價的摔門耐久性預測方法，減少了開發(fā)時間和產品成本。因此，這種新方法有助于門設計的堅固性。 介紹 近年來，燃油經濟性和制造成本的提高促使汽車工業(yè)減少了裝配部件的數量也降低了質量。這迫使汽車工程師在不犧牲質量和安全的情況下設計更輕的結構和滿足性能要求。然而，滿足成本、質量和安全要求的輕型門也必須滿足保修和摔門耐久性的目標。傳統(tǒng)上，摔門耐久性測試評估了原型階段的門的設計。在這個階段的任何設計修改都會增加準備時間和成本。然而，使用前期分析預測可以減少開發(fā)周期時間和下游質量問題，并在線檢查門的安裝和完成情況?；谟嬎銠C的分析已廣泛用于評估車門系統(tǒng)的性能，如剛度、強度、頻率和聯(lián)邦機動車安全標準(FMVSS 214，靜態(tài)和動態(tài)側門入侵)。然而，還沒有開發(fā)出一種基于計算機的摔門耐久性綜合分析方法。事實上，摔門事件是一種復雜的瞬態(tài)沖擊加載現(xiàn)象，是CAE工程師所面臨的一個具有挑戰(zhàn)性的問題。這激發(fā)了CAE社區(qū)開發(fā)摔門耐久性分析，可以在早期設計階段識別關鍵問題領域。 摔門分析是一種瞬間動態(tài)沖擊，也是一種重復加載類型。除了剛體運動引起的慣性加速度外，沖擊載荷還產生明顯的沖擊或振動。此外，如果加載速率(強迫頻率)接近零件的固有頻率，由共振引起的振動不僅產生高的撓度，而且在零件中產生大的應力。在飛機和汽車工業(yè)中，已有幾種近似分析技術被用來預測結構中的動態(tài)載荷。 近年來，動態(tài)瞬態(tài)有限元分析(FEA)和非線性動態(tài)瞬態(tài)接觸FEA方法被廣泛應用于汽車和航空航天工業(yè)中來預測動態(tài)載荷。門飾板顫振分析采用第一種方法研究了門飾板在撞擊下的響應。然而，縱傾響應的精度取決于分析中包含的模式數。近年來，保險杠設計使用第二種方法來評估由擺錘的影響而產生的動態(tài)載荷。這兩種方法都需要較長的準備時間和大量的計算來計算和排序高應力。另一方面，CAE工程師尋求一種可靠的技術來預測結構中由于摔門引起的動態(tài)載荷。一種近似分析技術是慣性消除技術，它包括動態(tài)效應，并通過靜態(tài)常規(guī)分析來求解動態(tài)(慣性)負載。航空航天和汽車工業(yè)在飛機機翼設計，汽車車身結構和車身聯(lián)合結構耐久性中成功的應用了這種方法。 摔門耐久性的方法論 本文將動態(tài)載荷預測與疲勞壽命估計相結合，提出了一種基于沖擊門的結構耐久性分析方法。用慣性消除法預測了摔門產生的動態(tài)載荷，用內部疲勞準則評估了門結構的損傷或疲勞壽命。然而，只有當改變的頻率與最低的門內板固有頻率(22赫茲)相比足夠小(10赫茲，強迫頻率)時，慣性消除方法才適用?；谏鲜黾僭O，CAE工藝流程圖顯示了評估摔門耐久性的以下四個步驟。 1.評估摔門產生的慣性載荷 2.計算閂鎖力和應變能 3.選擇用于應力評估的負載因子 4.計算內板的疲勞壽命 1.慣性負載評估-門的有限元模型包括所有組件，如白色的門，窗口玻璃，窗口調整電機，玻璃運行和調節(jié)器通道，皮帶密封和鉸鏈來評估慣性負載。門的內外焊縫采用零長度RBE2單元建模。然而，在剛性單元建模中要仔細考慮正常和最小長度。在模型中，密封件由彈簧元件表示，調節(jié)器電機、閥片和鎖存器等質量集中為集中質量。在鉸鏈軸上施加一個力矩來表示門的轉動，并選擇作為慣性消除運行的支撐自由度。Nastran 分析使用指定的方法來計算慣性負載，并打孔DMIG文件以供進一步使用。利用epsilon和應變能誤差參數仔細檢查解的精度。 在Nastran outlist文件中提供epsilon和應變能等用戶信息進行錯誤檢查。在無應變條件下，為保證精度，epsilon和應變能為零。 2.閂鎖力和應變能的計算-由所有網格點的慣性負載組成的DMIG文件被用作閂鎖力和應變能的輸入負載。在這次運行中，指定的變量(負載倍增系數)評估了鎖存反作用力和應變能。通過對鎖存點的約束和對支持件（鉸鏈軸）的去除，使該模型成為一種靜態(tài)結構，用于閂鎖力和應變能的評估。此外，利用載荷因子1.0計算了初始鎖存器反作用力和應變能。 3.鎖存器因子的選擇在應力評估中起著重要的作用。在評估應力之前，要調整慣性負載以補償門的撞擊能量。摔門耐久性計劃表(圖2)由各種摔門能量組成，包括幾種環(huán)境條件和玻璃窗位置。本文以30 J的耐久性摔門能量作為評價慣性載荷因子選擇的依據。 4.疲勞壽命預測——在汽車工業(yè)中，結構的耐久性是通過“安全壽命”設計標準來評估的，而不是航空航天工業(yè)中使用的“失效安全”標準。“安全壽命”準則允許我們對有限的疲勞壽命進行設計，并且僅限于裂紋萌生階段。相反，“故障安全”設計允許裂紋在檢測和修復之前不發(fā)生任何疲勞故障。疲勞是由于循環(huán)應力和應變引起的漸進的、局部的、永久性的材料變形的過程，在足夠的循環(huán)次數后可能會導致裂紋或斷裂。疲勞過程包括裂紋萌生、裂紋擴展和裂紋突變三個階段。 與安全壽命設計一樣，門內板組件的設計使疲勞僅限于裂紋萌生階段。利用企業(yè)疲勞系統(tǒng)(CFS)的內部計算機代碼，開發(fā)了一種門內板疲勞壽命預測分析程序。CFS采用應變-壽命方法，根據指定荷載歷史的重復次數來預測裂紋的萌生。然而，在疲勞分析中，重復載荷可能會在應力低于材料屈服強度的情況下導致疲勞開裂。CFS規(guī)范使用載荷歷史、標度因子、疲勞缺口因子、循環(huán)和滯后應力-應變曲線以及材料的應變壽命來評估疲勞壽命或損傷。圖3逐步列出了損害計算。此外，該方法還可用于荷載歷史記錄的評估，以進行損傷比較，以及用于對道路或實驗室耐久性上出現(xiàn)裂縫的組件的設計改進。 耐久性計劃包括許多摔門能量級別、各種環(huán)境條件和不同的窗口位置。在本文中，耐久性計劃被簡化為在環(huán)境條件下的一個摔門能量等級(30 J)，并在摔門過程中將玻璃窗置于門的下方。采用慣性釋放法計算載荷系數時，選擇最大載荷發(fā)生在30j沖擊能處。將慣性釋放與疲勞分析相結合，對轎車和轎車前門的損傷或疲勞壽命進行評估。疲勞規(guī)范使用恒應力歷史來評估內板的損傷或疲勞壽命。此外，摔門耐久性試驗驗證了慣性消除方法。 方法驗證 這種方法是在見證了轎門的耐久性問題后發(fā)展起來的。因此，在評估新的車門設計之前，必須將新方法與現(xiàn)有的車門測試數據聯(lián)系起來。相關研究-轎廂門-圖4和圖5顯示了有限元門系統(tǒng)模型和完全修邊轎廂門。由于試驗中閂鎖力的可用性，選擇了力載荷因子來計算門結構上的慣性荷載。慣性載荷計算了單元的馮米賽斯應力，并將其用于疲勞計算。圖6顯示了板內應力和可能的裂紋萌生位置。 圖6轎廂門-可能產生裂紋的位置。 圖7對比了試驗與預測的雙門裂紋萌生位置。結果表明，在定位上有很好的相關性。然而，測試門顯示了一些功能的損失和較小的目標疲勞壽命。為了提高內板的疲勞壽命，采用如圖8所示的疲勞壽命估算分析用于實現(xiàn)1.5生命的目標壽命。CFS對疲勞缺口系數，試驗壽命和有限元應力等已知參數的目標壽命的安全應力水平進行了估計。在這里，CFS不僅計算了已知測試壽命和峰值單元應力的疲勞缺口因子，還評估了圖9所示的比例因子與壽命的關系。使用比例因子與壽命圖，為目標壽命確定一個安全的壓力水平。圖10顯示了下調節(jié)器附件的設計修改和各種設計修改的應力降低比較。改進后的內板設計經摔門試驗驗證，滿足摔門耐久性要求。 討論 慣性分布預測了動載荷和可能的裂紋萌生位置。疲勞分析是對車門內側板的損傷或疲勞壽命進行評價。載荷因素的選擇對應力和疲勞壽命的確定起著重要的作用。轎車車門的設計方法與摔門耐久性測試非常吻合，測試也驗證了推薦的轎車車門設計修改。此外，以該方法為指導的轎車車門設計驗證了裂紋萌生位置和疲勞壽命的預測。在轎車車門疲勞壽命的預測中使用了coupe陷波因子，其估計值略低于試驗值。然而，由于單軸疲勞理論，疲勞壽命的預測可能不準確，但設計之間的循環(huán)比較將有更高的準確性。 結論 在早期設計中，提出了一種簡化的技術——慣性消除與疲勞相結合的方法來評估撞擊門的耐久性。該方法在轎車和轎廂門的設計上與試驗結果有很好的相關性，預測了裂紋的起始位置，并將設計前置時間和原型數量提高了50%。 本研究根據試驗和分析得出的設計準則如下: ?在高剛度位置附加任何重物。 ?按照正確的方向設計珠子和加強筋，以增加零件的剛度。 ?避免切口、開槽孔、尖角和材料缺陷。 ?避免通過摩擦保持零件。 致謝 感謝中型門設計組的約翰?F摩爾和HiteshDesai在本次測試過程中提供的設計支持和測試實驗室。特別感謝穩(wěn)健工程集團的丹?德拉胡沙克對這個項目的支持。 參考文獻 1.R.L.Bisplinghoff,H.Ashley和R.L.Halfman,“空氣動力學”,Addison-Wesley出版公司,馬薩諸塞州,1955年。 2.E.Y.Kuo和S.G.Kelkar,“車身結構耐久性分析”,SAE,951096. 3.H.Agrawal,S.Kelkar,N.Pritula和R.Shipman,“用慣性消除技術評估罩結構的摔門載荷”,文件編號31,第一券，MSC會議,帕薩迪納,加利福尼亞州,1988年。 4.《慣性載荷估計沖擊載荷》(M. F. Nelson and J. A. Wolf, Jr.)，SAE文件第770604號。 5.R. H. MacNeal編，“NASTRAN理論手冊”，美國國家航空航天局。