側(cè)開門耐久試驗臺設(shè)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(jié)構(gòu)撞擊耐久性試驗 美國Baskar 通用-中型和豪華汽車集團 轉(zhuǎn)載自:IBEC ' 98會議記錄，第一卷 先進的車身設(shè)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(zhì)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(shù)。許多簡單的CAE技術(shù)，如簡單的線性靜態(tài)和動態(tài)分析，已被用來評估門的結(jié)構(gòu)完整性。然而，由于瞬態(tài)沖擊現(xiàn)象，使勁關(guān)門事件需要進行復(fù)雜的分析。用計算機技術(shù)解決這一復(fù)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(jīng)開發(fā)了一種簡單化的技術(shù)來預(yù)測門的耐久性問題。這項技術(shù)涉及到使用基于計算機的有限元方法結(jié)合慣性釋放和疲勞壽命預(yù)測。實際測試驗證了分析預(yù)測的結(jié)果。該方法提供了一種廉價的摔門耐久性預(yù)測方法，減少了開發(fā)時間和產(chǎn)品成本。因此，這種新方法有助于門設(shè)計的堅固性。 介紹 近年來，燃油經(jīng)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(shù)量也降低了質(zhì)量。這迫使汽車工程師在不犧牲質(zhì)量和安全的情況下設(shè)計更輕的結(jié)構(gòu)和滿足性能要求。然而，滿足成本、質(zhì)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(shè)計。在這個階段的任何設(shè)計修改都會增加準備時間和成本。然而，使用前期分析預(yù)測可以減少開發(fā)周期時間和下游質(zhì)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(cè)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(fù)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(shè)計階段識別關(guān)鍵問題領(lǐng)域。 摔門分析是一種瞬間動態(tài)沖擊，也是一種重復(fù)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(chǎn)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(chǎn)生高的撓度，而且在零件中產(chǎn)生大的應(yīng)力。在飛機和汽車工業(yè)中，已有幾種近似分析技術(shù)被用來預(yù)測結(jié)構(gòu)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(yīng)用于汽車和航空航天工業(yè)中來預(yù)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(yīng)。然而，縱傾響應(yīng)的精度取決于分析中包含的模式數(shù)。近年來，保險杠設(shè)計使用第二種方法來評估由擺錘的影響而產(chǎn)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(yīng)力。另一方面，CAE工程師尋求一種可靠的技術(shù)來預(yù)測結(jié)構(gòu)中由于摔門引起的動態(tài)載荷。一種近似分析技術(shù)是慣性消除技術(shù)，它包括動態(tài)效應(yīng)，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(shè)計，汽車車身結(jié)構(gòu)和車身聯(lián)合結(jié)構(gòu)耐久性中成功的應(yīng)用了這種方法。 摔門耐久性的方法論 本文將動態(tài)載荷預(yù)測與疲勞壽命估計相結(jié)合，提出了一種基于沖擊門的結(jié)構(gòu)耐久性分析方法。用慣性消除法預(yù)測了摔門產(chǎn)生的動態(tài)載荷，用內(nèi)部疲勞準則評估了門結(jié)構(gòu)的損傷或疲勞壽命。然而，只有當(dāng)改變的頻率與最低的門內(nèi)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(shè)，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(chǎn)生的慣性載荷 2.計算閂鎖力和應(yīng)變能 3.選擇用于應(yīng)力評估的負載因子 4.計算內(nèi)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(diào)整電機，玻璃運行和調(diào)節(jié)器通道，皮帶密封和鉸鏈來評估慣性負載。門的內(nèi)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(diào)節(jié)器電機、閥片和鎖存器等質(zhì)量集中為集中質(zhì)量。在鉸鏈軸上施加一個力矩來表示門的轉(zhuǎn)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(yīng)變能誤差參數(shù)仔細檢查解的精度。 在Nastran outlist文件中提供epsilon和應(yīng)變能等用戶信息進行錯誤檢查。在無應(yīng)變條件下，為保證精度，epsilon和應(yīng)變能為零。 2.閂鎖力和應(yīng)變能的計算-由所有網(wǎng)格點的慣性負載組成的DMIG文件被用作閂鎖力和應(yīng)變能的輸入負載。在這次運行中，指定的變量(負載倍增系數(shù))評估了鎖存反作用力和應(yīng)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(jié)構(gòu)，用于閂鎖力和應(yīng)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(yīng)變能。 3.鎖存器因子的選擇在應(yīng)力評估中起著重要的作用。在評估應(yīng)力之前，要調(diào)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(jù)。 4.疲勞壽命預(yù)測——在汽車工業(yè)中，結(jié)構(gòu)的耐久性是通過“安全壽命”設(shè)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?！鞍踩珘勖睖蕜t允許我們對有限的疲勞壽命進行設(shè)計，并且僅限于裂紋萌生階段。相反，“故障安全”設(shè)計允許裂紋在檢測和修復(fù)之前不發(fā)生任何疲勞故障。疲勞是由于循環(huán)應(yīng)力和應(yīng)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(shù)后可能會導(dǎo)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?nèi)齻€階段。 與安全壽命設(shè)計一樣，門內(nèi)板組件的設(shè)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(nèi)部計算機代碼，開發(fā)了一種門內(nèi)板疲勞壽命預(yù)測分析程序。CFS采用應(yīng)變-壽命方法，根據(jù)指定荷載歷史的重復(fù)次數(shù)來預(yù)測裂紋的萌生。然而，在疲勞分析中，重復(fù)載荷可能會在應(yīng)力低于材料屈服強度的情況下導(dǎo)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(yīng)力-應(yīng)變曲線以及材料的應(yīng)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?qū)嶒炇夷途眯陨铣霈F(xiàn)裂縫的組件的設(shè)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(shù)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(jié)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(yīng)力歷史來評估內(nèi)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(shè)計之前，必須將新方法與現(xiàn)有的車門測試數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。相關(guān)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(jié)構(gòu)上的慣性荷載。慣性載荷計算了單元的馮米賽斯應(yīng)力，并將其用于疲勞計算。圖6顯示了板內(nèi)應(yīng)力和可能的裂紋萌生位置。 圖6轎廂門-可能產(chǎn)生裂紋的位置。 圖7對比了試驗與預(yù)測的雙門裂紋萌生位置。結(jié)果表明，在定位上有很好的相關(guān)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(nèi)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(shù)，試驗壽命和有限元應(yīng)力等已知參數(shù)的目標壽命的安全應(yīng)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(yīng)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(guān)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(diào)節(jié)器附件的設(shè)計修改和各種設(shè)計修改的應(yīng)力降低比較。改進后的內(nèi)板設(shè)計經(jīng)摔門試驗驗證，滿足摔門耐久性要求。 討論 慣性分布預(yù)測了動載荷和可能的裂紋萌生位置。疲勞分析是對車門內(nèi)側(cè)板的損傷或疲勞壽命進行評價。載荷因素的選擇對應(yīng)力和疲勞壽命的確定起著重要的作用。轎車車門的設(shè)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(shè)計修改。此外，以該方法為指導(dǎo)的轎車車門設(shè)計驗證了裂紋萌生位置和疲勞壽命的預(yù)測。在轎車車門疲勞壽命的預(yù)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(yù)測可能不準確，但設(shè)計之間的循環(huán)比較將有更高的準確性。 結(jié)論 在早期設(shè)計中，提出了一種簡化的技術(shù)——慣性消除與疲勞相結(jié)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(shè)計上與試驗結(jié)果有很好的相關(guān)性，預(yù)測了裂紋的起始位置，并將設(shè)計前置時間和原型數(shù)量提高了50%。 本研究根據(jù)試驗和分析得出的設(shè)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(shè)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(shè)計組的約翰?F摩爾和HiteshDesai在本次測試過程中提供的設(shè)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(xué)”,Addison-Wesley出版公司,馬薩諸塞州,1955年。 2.E.Y.Kuo和S.G.Kelkar,“車身結(jié)構(gòu)耐久性分析”,SAE,951096. 3.H.Agrawal,S.Kelkar,N.Pritula和R.Shipman,“用慣性消除技術(shù)評估罩結(jié)構(gòu)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。