車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析壓頭建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析壓頭建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車的車身外覆蓋件外板(如車門外板、側(cè)圍外板、翼子板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板、后備箱外板及車頂外板等)在承受一定載荷的情況下會(huì)發(fā)生變形，即所謂的“凹陷”，通常把車身外覆蓋件外板承受外部載荷作用，抵抗凹陷撓曲及局部凹陷變形、保持原有形狀的能力稱為車身外覆蓋件外板的抗凹性。由于汽車外覆蓋件外板能夠被消費(fèi)者所見，如果外板在承受較小的載荷即發(fā)生較大的變形，將嚴(yán)重影響消費(fèi)者對(duì)于汽車質(zhì)量的印象，甚至?xí)斐烧麄€(gè)品牌的“質(zhì)量危機(jī)”，造成企業(yè)的重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須要保證車身外覆蓋件具有足夠的抗凹性。采用仿真分析的方法來(lái)預(yù)研究車身外覆蓋件外板的抗凹性，能夠大大降低開發(fā)成本，同時(shí)還可以提高開發(fā)效率，且能保證在樣車制造之前，就能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)?？梢姡嚿硗飧采w件外板抗凹性仿真分析具有重要的實(shí)用價(jià)值。
[0003]目前，行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有的方案壓頭的建模均是整體定義為剛體。經(jīng)過(guò)本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，由于將壓頭模型定義為剛體，存在壓頭硬度偏大的問(wèn)題，壓頭與車身外覆蓋件外板剛性接觸導(dǎo)致仿真分析中車身外覆蓋件外板的抗凹分析點(diǎn)的位移失真(抗凹分析點(diǎn)的位移一部分由壓頭本身引起)，進(jìn)而導(dǎo)致車身外覆蓋件外板的抗凹性仿真分析的精度降低。當(dāng)外板的外表面曲率復(fù)雜時(shí)，在集中力或均布載荷的加載過(guò)程中車身外覆蓋件外板存在不斷變化的曲率，而剛體屬性的壓頭不產(chǎn)生變形，因而，很難建立壓頭與車身外覆蓋件外板的接觸關(guān)系，即使經(jīng)反復(fù)調(diào)試模型，也可能得不到分析結(jié)果，即導(dǎo)致壓頭與車身外覆蓋件外板的外表面接觸分析不易收斂，進(jìn)而增加了模型調(diào)試時(shí)間，使得仿真分析的效率和精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有的壓頭建模均是整體定義為剛體，存在壓頭硬度偏大進(jìn)而導(dǎo)致車身外覆蓋件外板的抗凹性仿真分析的精度降低的缺陷，提供一種車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析壓頭建模方法。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為，提供一種車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析壓頭建模方法，所述方法包括:
[0006]創(chuàng)建壓頭三維模型，其中，創(chuàng)建的所述壓頭三維模型包括壓頭主體及連接在所述壓頭主體一端部的壓頭頭部；
[0007]對(duì)所述壓頭三維模型的壓頭本體及壓頭頭部分別劃分有限元網(wǎng)格；
[0008]賦予所述壓頭本體的有限元網(wǎng)格剛體屬性，賦予所述壓頭頭部的有限元網(wǎng)格柔性體屬性，得到壓頭有限元模型。
[0009]進(jìn)一步地，所述“對(duì)所述壓頭三維模型的壓頭本體及壓頭頭部分別劃分有限元網(wǎng)格”具體為:
[0010]對(duì)所述壓頭三維模型的壓頭本體劃分為殼單元形式的有限元網(wǎng)格，對(duì)所述壓頭三維模型的壓頭本體劃分為實(shí)體單元形式的有限元網(wǎng)格。
[0011]進(jìn)一步地，所述壓頭主體呈圓筒狀，所述壓頭頭部呈圓弧形，所述壓頭頭部的底部與所述壓頭主體一端部對(duì)接。
[0012]進(jìn)一步地，所述壓頭本體的外徑為80mm，所述壓頭頭部的外表面的圓弧半徑為132.2mm ;所述壓頭本體的長(zhǎng)度為36mm,所述壓頭本體的壁厚為2mm,所述壓頭頭部的壁厚為 2mm。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析壓頭建模方法，在壓頭建模時(shí)，賦予所述壓頭頭部的有限元網(wǎng)格柔性體屬性，這樣，在分析過(guò)程中，壓頭頭部能夠產(chǎn)生形變以適應(yīng)車身外覆蓋件外板不斷變化的曲率，這樣，能保證壓頭頭部與車身外覆蓋件外板的接觸更加充分，使接觸分析更容易收斂。同時(shí)，由于壓頭頭部為柔性體，這樣，壓頭本身不會(huì)引起車身外覆蓋件外板的抗凹分析點(diǎn)的附加位移，仿真分析的效率和精度較高。
[0014]另外，本發(fā)明還提供了一種車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析方法，所述方法包括:
[0015]按照上述的方法建立壓頭有限元模型；
[0016]將所述壓頭有限元模型導(dǎo)入到待分析的車身外覆蓋件的有限元模型中，并使所述壓頭垂直于所述車身外覆蓋件外板的外表面且所述壓頭頭部正對(duì)所述車身外覆蓋件外板上預(yù)設(shè)的抗凹分析點(diǎn)，調(diào)整所述壓頭頭部與所述抗凹分析點(diǎn)的距離至一預(yù)設(shè)距離；
[0017]根據(jù)預(yù)定義的所述壓頭頭部的外表面與所述車身外覆蓋件外板的外表面的接觸屬性，在所述壓頭預(yù)設(shè)的參考點(diǎn)上加載垂直于所述車身外覆蓋件外板的外表面且由O逐漸增大至最大值的預(yù)設(shè)載荷，然后由最大值至O逐漸減小加載在所述參考點(diǎn)上的預(yù)設(shè)載荷；或者，根據(jù)預(yù)定義的所述壓頭頭部的外表面與所述車身外覆蓋件外板的外表面的接觸屬性，在所述壓頭預(yù)設(shè)的參考點(diǎn)上加載垂直于所述車身外覆蓋件外板的指定強(qiáng)制位移，然后卸載所述指定強(qiáng)制位移使所述壓頭回退至初始位置；
[0018]運(yùn)算得到所述抗凹分析點(diǎn)的抗凹性分析數(shù)據(jù)。
[0019]進(jìn)一步地，所述壓頭頭部的外表面與所述車身外覆蓋件外板的外表面的接觸屬性預(yù)定義為:
[0020]定義所述壓頭頭部的外表面和所述車身外覆蓋件外板的外表面為接觸面，所述車身外覆蓋件外板的外表面為主面，所述壓頭頭部的外表面為從面，所述壓頭頭部的外表面和所述車身外覆蓋件外板的外表面的接觸方式為小滑移。
[0021]進(jìn)一步地，所述參考點(diǎn)為所述壓頭本體的幾何中心。
[0022]進(jìn)一步地，所述指定強(qiáng)制位移通過(guò)如下方法獲得:
[0023]在所述參考點(diǎn)上加載一大于所述指定強(qiáng)制位移的極限強(qiáng)制位移，設(shè)置所述參考點(diǎn)處輸出接觸反力；
[0024]運(yùn)算得到在所述壓頭移動(dòng)過(guò)程中的所述抗凹分析點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)及所述參考點(diǎn)處的接觸反力數(shù)據(jù)；
[0025]設(shè)定所述抗凹分析點(diǎn)在所述參考點(diǎn)處輸出指定接觸反力時(shí)的位移為所述指定強(qiáng)制位移。
[0026]進(jìn)一步地，所述極限強(qiáng)制位移的值為20_。
[0027]進(jìn)一步地，所述指定接觸反力的值為400N。
[0028]進(jìn)一步地，所述“運(yùn)算得到所述抗凹分析點(diǎn)的抗凹性分析數(shù)據(jù)”包括:
[0029]運(yùn)算得到所述抗凹分析點(diǎn)在所述壓頭移動(dòng)過(guò)程中的位移數(shù)據(jù)，以此獲得所述抗凹分析點(diǎn)的最大變形及殘余變形；
[0030]運(yùn)算得到所述參考點(diǎn)處在所述壓頭移動(dòng)過(guò)程中輸出的接觸反力數(shù)據(jù)。
[0031]進(jìn)一步地，所述“運(yùn)算得到所述抗凹分析點(diǎn)的抗凹性分析數(shù)據(jù)”之后還包括:
[0032]結(jié)合所述抗凹分析點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)及所述參考點(diǎn)處輸出的接觸反力數(shù)據(jù)，繪制所述車身外覆蓋件外板的抗凹分析加載-卸載曲線，所述抗凹分析加載-卸載曲線由加載曲線及卸載曲線構(gòu)成，其中，
[0033]所述加載曲線表示在所述壓頭朝向所述車身外覆蓋件外板移動(dòng)的過(guò)程中，所述抗凹分析點(diǎn)的位移與所述參考點(diǎn)處輸出的接觸反力的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0034]所述卸載曲線表示在所述壓頭回退過(guò)程中，所述抗凹分析點(diǎn)的位移與所述參考點(diǎn)處輸出的接觸反力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析方法，在壓頭建模時(shí)，賦予所述壓頭頭部的有限元網(wǎng)格柔性體屬性，這樣，在分析過(guò)程中，壓頭頭部能夠產(chǎn)生形變以適應(yīng)車身外覆蓋件外板不斷變化的曲率，這樣，能保證壓頭頭部與車身外覆蓋件外板的接觸更加充分，使接觸分析更容易收斂。同時(shí)，由于壓頭頭部為柔性體，這樣，壓頭本身不會(huì)引起車身外覆蓋件外板的抗凹分析點(diǎn)的附加位移，仿真分析的效率和精度較高。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析壓頭建模方法的流程框圖；
[0037]圖2是壓頭三維模型的半剖圖；
[0038]圖3是壓頭三維模型的俯視圖；
[0039]圖4是壓頭有限元模型的示意圖；
[0040]圖5是本發(fā)明一實(shí)施例提供的車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析方法的流程框圖；
[0041]圖6是抗凹分析加載-卸載曲線的示意圖；
[0042]圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的車身外覆蓋件外板抗凹性仿真分析方法的流程框圖。
[0043]附圖標(biāo)記如下:
[0044]10、壓頭本體；20、壓頭頭部。
【具體實(shí)施方式】
[0045]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所