復(fù)合材料汽車引擎蓋設(shè)計與分析報告課件

1、復(fù)合材料汽車引擎蓋設(shè)計與分析報告設(shè)計流程主要內(nèi)容 創(chuàng)建V1.0版本等厚度的結(jié)構(gòu)概念模型 基于概念模型進行拓撲優(yōu)化 創(chuàng)建V1.1版本結(jié)構(gòu)方案模型 基于方案模型進行自由尺寸以及尺寸優(yōu)化 創(chuàng)建V1.2版本結(jié)構(gòu)初步模型 基于初步模型進行靜態(tài)、動態(tài)工況分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計其他考慮（連接、鋪層過渡、制造可行性） 待完成工作創(chuàng)建V1.0版本等厚度的結(jié)構(gòu)概念模型 根據(jù)客戶提供的外板外形面以及內(nèi)板部分參考曲面創(chuàng)建V1.0版本等厚結(jié)構(gòu)概念模型輸入外形面輸入內(nèi)板參考面等厚度外板等厚度內(nèi)板（平板部分）內(nèi)外板膠接區(qū)域內(nèi)外板膠接寬度：2030mm等厚度內(nèi)板（周向加強筋）創(chuàng)建V1.0版本等厚度的結(jié)構(gòu)概念模型等厚度方案外板Wove

2、n：2*2斜紋 3KUni：單向帶 12KThickness：0.991mm創(chuàng)建V1.0版本等厚度的結(jié)構(gòu)概念模型等厚度方案內(nèi)板Uni：單向帶 12KThickness：1.55mm創(chuàng)建V1.0版本等厚度的結(jié)構(gòu)概念模型基于概念模型進行拓撲優(yōu)化拓撲優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：weighted comp 最小(包括垂彎剛度工況、側(cè)彎剛度工況和翼尖剛度工況）約束條件：體積分數(shù)小于30考慮內(nèi)板對稱約束汽車引擎蓋內(nèi)板拓撲優(yōu)化，內(nèi)板最佳材料分布和載荷傳遞路徑基于概念模型進行拓撲優(yōu)化汽車引擎蓋內(nèi)板拓撲優(yōu)化，內(nèi)板最佳材料分布和載荷傳遞路徑基于概念模型進行拓撲優(yōu)化無筋構(gòu)型創(chuàng)建V1.1版本結(jié)構(gòu)方案模型基于拓撲優(yōu)化結(jié)果以及設(shè)計工藝

3、考慮等等，內(nèi)板結(jié)構(gòu)無筋方案初步幾何形狀如下：基于拓撲優(yōu)化結(jié)果，對數(shù)模結(jié)構(gòu)進行局部優(yōu)化：1. 鎖鉤處加強筋加寬加強筋拐角拐角填充加強筋加寬2. 消除拐角，避免應(yīng)力集中創(chuàng)建V1.1版本結(jié)構(gòu)方案模型基于拓撲優(yōu)化結(jié)果，對數(shù)模結(jié)構(gòu)進行局部優(yōu)化：3. 降低后加強筋高度4. 加強筋內(nèi)側(cè)緣條與外板連接加強筋拐角外緣加強筋拐角內(nèi)緣創(chuàng)建V1.1版本結(jié)構(gòu)方案模型有筋構(gòu)型基于拓撲優(yōu)化結(jié)果以及設(shè)計工藝考慮等等，內(nèi)板結(jié)構(gòu)加筋方案初步幾何形狀如下：創(chuàng)建V1.1版本結(jié)構(gòu)方案模型基于拓撲優(yōu)化結(jié)果，對數(shù)模結(jié)構(gòu)進行局部優(yōu)化：內(nèi)部加強筋構(gòu)造創(chuàng)建V1.1版本結(jié)構(gòu)方案模型 外板和內(nèi)板自由尺寸優(yōu)化最小化應(yīng)變能compliance體積比 0

4、.3內(nèi)、外板厚度 均小于 5.0mm單層厚度百分比 0.645和-45厚度相等制造厚度 0.155mm內(nèi)板外板基于方案模型進行自由尺寸優(yōu)化自由尺寸優(yōu)化結(jié)果：外板和內(nèi)板厚度分布基于方案模型進行自由尺寸優(yōu)化 外板45 裁剪形狀Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型進行自由尺寸優(yōu)化 外板0裁剪形狀Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型進行自由尺寸優(yōu)化 外板90裁剪形狀Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型進行自由尺寸優(yōu)化 內(nèi)板45 裁剪形狀Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型進行

5、自由尺寸優(yōu)化 內(nèi)板0裁剪形狀Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型進行自由尺寸優(yōu)化 內(nèi)板90裁剪形狀Layer 1Layer 2Layer 4Layer 3基于方案模型進行自由尺寸優(yōu)化 外板和內(nèi)板尺寸優(yōu)化最小化質(zhì)量剛度約束外板和內(nèi)板厚度均 小于2.0mm單層厚度百分比 0.645和-45厚度相等制造厚度 0.155mm內(nèi)板外板工況載荷（N）剛度下限（N/mm）位移上限（mm）80%上限（mm）垂彎剛度196.22500.7850.628側(cè)彎剛度1801201.5001.200翼尖剛度100701.4291.142外板剛度1507.56.0基于方案模型進行尺寸優(yōu)化基

6、于方案模型進行尺寸優(yōu)化尺寸優(yōu)化結(jié)果：外板和內(nèi)板厚度分布 外板 根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，更新外板厚度與鋪層，信息如下： 鋪層表創(chuàng)建V1.2版本結(jié)構(gòu)初步模型基于優(yōu)化結(jié)果，內(nèi)板分為Zone1、Zone2、 Zone3、 Zone4四個區(qū)域，厚度與鋪層信息如下：創(chuàng)建V1.2版本結(jié)構(gòu)初步模型基于優(yōu)化結(jié)果，更新模型厚度與鋪層信息如下：創(chuàng)建V1.2版本結(jié)構(gòu)初步模型基于優(yōu)化結(jié)果，更新模型厚度與鋪層信息如下：創(chuàng)建V1.2版本結(jié)構(gòu)初步模型Hood初步模型質(zhì)量概要信息：創(chuàng)建V1.2版本結(jié)構(gòu)初步模型 靜態(tài)工況有 Natural Frequency、Outer Panel Stiffness、Latch Beam Stiffne

7、ss、Lateral Stiffness、Corner Stiffness、Pull Down 六個工況，分析模型采用mm、s、Ton、Mpa單位制。基于初步模型進行靜態(tài)工況分析Natural Frequency Result 基于初步模型進行靜態(tài)工況分析第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)：33.1Hz第二階彎曲模態(tài)：47.5Hz第三階側(cè)向模態(tài)：54.4HzOuter Panel Stiffness Result 基于初步模型進行靜態(tài)工況分析P1點P2點P3點P4點P5點P6點Latch Beam Stiffness Result Lateral Stiffness Result 基于初步模型進行靜態(tài)工況分析Co

8、rner Stiffness Result Pull Down Deflection Result 基于初步模型進行靜態(tài)工況分析初步模型靜力分析結(jié)果工況性能參考值分析值(V1.1) Hood Natural Frequency 30HZ,50HZ以下 沒有局部模態(tài)第一階：扭轉(zhuǎn)模態(tài)（33.1Hz） 第二階：彎曲模態(tài)（47.5Hz） 第三階：側(cè)向平動模態(tài)（54.4Hz） Outer Panel Stiffness Deflection 250N/mmD=0.249，K=196.2/0.249=788.0 Pull Down Deflection 120N/mmD=1.165，K=180/0.699

9、=257.5 Corner Stiffness stiffness 70N/mmD=0.323，K=100/0.323=309.6基于初步模型進行靜態(tài)工況分析基于初步模型進行動態(tài)工況分析 動態(tài)工況有 Pedpro、Dropsilo、Slam三個工況，分析模型采用mm、ms、kg、Gpa單位制。 Pedpro工況根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)僅選取如下圖的6個頭碰點進行分析。 PedPro Analysis - Result ( Point a ) 基于初步模型進行動態(tài)工況分析a 點頭碰傷害值HIC=1855 PedPro Analysis - Result ( Point b ) 基于初步模型進行動態(tài)工況分

10、析b 點頭碰傷害值HIC=1621 PedPro Analysis - Result ( Point c ) 基于初步模型進行動態(tài)工況分析c 點頭碰傷害值HIC=849 PedPro Analysis - Result ( Point d ) 基于初步模型進行動態(tài)工況分析d 點頭碰傷害值HIC=1755 PedPro Analysis - Result ( Point e ) 基于初步模型進行動態(tài)工況分析e 點頭碰傷害值HIC=512 PedPro Analysis - Result ( Point f ) 基于初步模型進行動態(tài)工況分析f 點頭碰傷害值HIC=780 Slam Analysis

11、 - Result基于初步模型進行動態(tài)工況分析在鎖扣上下止點位置，hood左右兩側(cè)前角點最大位移7.36mm Dropslio Analysis - Result 基于初步模型進行動態(tài)工況分析鉸鏈失效應(yīng)變控制（應(yīng)變值0.15），鉸鏈斷裂鉸鏈失效應(yīng)變不控制，嚴重變形 Dropslio工況，基于初步模型結(jié)構(gòu)更改一 基于初步模型進行動態(tài)工況分析內(nèi)板上添加導(dǎo)潰槽鉸鏈加厚至4mm， 填充車體側(cè)鉸鏈開孔 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型結(jié)構(gòu)更改一） 基于初步模型進行動態(tài)工況分析鉸鏈加厚至4mm ，內(nèi)板上設(shè)計導(dǎo)潰槽基于初步模型進行動態(tài)工況分析Hood左右后角點位移Hood左

12、右鉸鏈旋轉(zhuǎn)軸的剪力 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型結(jié)構(gòu)更改一） 鉸鏈加厚至4mm ，內(nèi)板上設(shè)計導(dǎo)潰槽基于初步模型進行動態(tài)工況分析 Hood鉸鏈安裝螺栓剪力左前左后右前右后 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型結(jié)構(gòu)更改一） 鉸鏈加厚至4mm ，內(nèi)板上設(shè)計導(dǎo)潰槽 Dropslio工況，基于初步模型結(jié)構(gòu)更改二 基于初步模型進行動態(tài)工況分析內(nèi)板上添加導(dǎo)潰槽，降低筋的高度筋截面高度變化1212 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型結(jié)構(gòu)更改二） 基于初步模型進行動態(tài)工況分析筋高度降低，鉸鏈加厚至4mm ，內(nèi)板上

13、設(shè)計導(dǎo)潰槽基于初步模型進行動態(tài)工況分析Hood左右后角點位移Hood左右鉸鏈旋轉(zhuǎn)軸的剪力 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型結(jié)構(gòu)更改二） 筋高度降低，鉸鏈加厚至4mm ，內(nèi)板上設(shè)計導(dǎo)潰槽Hood左右后角點位移Hood左右鉸鏈旋轉(zhuǎn)軸的剪力基于初步模型進行動態(tài)工況分析 Hood鉸鏈安裝螺栓剪力左前左后右前右后 Dropslio Analysis - Result（基于初步模型結(jié)構(gòu)更改二） 筋高度降低，鉸鏈加厚至4mm ，內(nèi)板上設(shè)計導(dǎo)潰槽基于初步模型進行動態(tài)工況分析 Dropslio Analysis - Result（結(jié)構(gòu)更改一、二對比） 一二Hood折彎形式發(fā)生變

14、化Hood后角點X向位移變小 在不考慮復(fù)材結(jié)構(gòu)設(shè)計更改的前提下，影響初步模型動態(tài)分析結(jié)果總結(jié)：1、內(nèi)外板連接的建模方式；2、失效模式的選擇及其控制方式；3、真實的復(fù)材失效參數(shù)輸入；4、鎖鉤模型的彈簧剛度；5、計算穩(wěn)定的控制參數(shù)（摩擦系數(shù)、質(zhì)量縮放等）。6、。 分析所需材料參數(shù)以及失效形式需要通過試驗來獲取以及驗證，為結(jié)構(gòu)設(shè)計和仿真提供有效輸入！ 結(jié)構(gòu)設(shè)計更改（目前已驗證），影響初步模型動態(tài)分析結(jié)果總結(jié)：1、筋條的尺寸（高度、方向）； 2、導(dǎo)潰槽； 3、鉸鏈結(jié)構(gòu)（厚度）以及鉸鏈失效的控制； 4、。基于初步模型進行動態(tài)工況分析基于初步模型進行動態(tài)工況分析Dropsilo工況剛性墻與外板摩擦系數(shù)的影

15、響f=0.1f=0.5基于初步模型進行動態(tài)工況分析Pedpro工況鉸鏈厚度、筋高度的影響鉸鏈加厚鉸鏈加厚，筋高度降低HIC:1623HIC:1728HIC:1225參考b點基于初步模型進行動態(tài)工況分析Slam工況扭簧剛度的影響K=0.5K=0.7結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮- 連接設(shè)計鎖扣鎖扣（內(nèi)嵌）加強區(qū)加強層過度區(qū)比例：10:1結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮- 連接設(shè)計鉸鏈（方案A）鋪層加強區(qū)過渡區(qū)（10:1）鋼制襯板（焊接螺母）鋼制襯板與碳纖維加強筋膠接加強筋結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮- 連接設(shè)計鉸鏈（方案B）螺栓膨脹螺母襯套墊片件A件B結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮- 鋪層過渡設(shè)計過度區(qū)比例（10:1）厚度1（12層 1.92mm）厚度2（6層 0.99mm）結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮- 制造可行性分析內(nèi)板分塊鋪覆（6塊）段1段2段3段4段5段