SimSolid全塑尾门力学分析：精准预测，优化设计

随着项目开发进度的缩短，CAE分析不仅要求精度高，而且要求周期短，效率高，这样才能在激烈的市场竞争中耐以生存。

总所周知，CAE前处理的时间占整个分析的时间比例非常大（这个视分析项而定，比如刚度、强度、模态、热分析等），而薄壁塑料件99%的情况需要抽取中性面，划分四边形网格，而且四边形网格质量也有要求，前处理的时间非常长，而且非常繁琐。

本次的案例是某项目全塑尾门，以塑代钢，非常具有实际意义。通过SimSolid、OptiStruct、实验三方面，从计算时间、计算精度、分析工况等多方面进行对比分析。

本次计算机配置为128G内存，64个CPU，处理器为E5-2687W v2@3.4GHz。

全塑前端框架结构如图1所示：

图1 全塑尾门结构装配图

本次的分析工况包含以下几方面：

   1、强度

   铰链安装点、锁安装位置约束dof1~6，撑杆位置施加300N载荷，同时施加4.5G（向上）重力场载荷。

   2、刚度

   铰链安装点约束dof1~6，锁安装位置约束dof1~3；在左侧缓冲垫区域施加+X方向50N载荷。

   3、模态

   分析前8阶自由模态。

   4、热变形

   铰链安装点、锁安装位置约束dof1~6，施加温度载荷23℃~80℃。

一、SimSolid

导入全塑尾门的CATIA结构装配模型，首先设置材料模型，粘胶选用陶氏胶材料，外板选用PP+EPDM-TD20材料，内板选用PP+LGF40材料，如图2所示；接着设置连接方式，内板与外板通过粘胶进行粘接，如图3所示；其次设置约束和载荷；最后设置分析类型。

图2 材料模型设置

图3 粘接连接设置

1、强度

强度分析结果如图4所示：

图4强度分析结果

由图4可知，全塑尾门最大应力=13.47MPa，最大应力位置出现在左侧铰链位置第二个孔周围，计算时间约为12分钟。

2、刚度

刚度分析结果如图5所示：

图5 刚度分析结果

由图5可知，全塑尾门最大变形量为1.633mm，计算时间约为13分钟。

3、模态

模态分析结果如图6所示：                

图6 模态分析结果

由图6可知，全塑尾门一阶扭转模态为27.4Hz，二阶弯曲模态为34.2Hz，计算时间约为155分钟。

4、热变形

热变形分析结果如图7所示：

图7 热变形分析结果

由图7可知，全塑尾门最大变形量为3.526mm，计算时间约为34分钟。

二、OptiStruct

材料模型与SimSolid一样，内板和外板采用中面四边形网格，粘胶采用3D六面体网格，网格模型如图8所示：

图8 全塑尾门网格模型

1、强度

强度分析结果如图9所示：

图9 强度分析结果

由图9可知，全塑尾门最大应力=14.25MPa，最大应力位置出现在左侧铰链位置第二个孔周围，计算时间约为3分钟。

2、刚度

   刚度分析结果如图10所示：

图10 刚度分析结果

由图10可知，全塑尾门最大变形量为1.703mm，计算时间约为3分钟。

3、模态

模态分析结果如图11所示：

图11 模态分析结果

由图11可知，全塑尾门一阶扭转模态为29.0Hz，二阶弯曲模态为35.3Hz，计算时间约为4分钟。

4、热变形

热变形分析结果如图12所示：

图12 热变形分析结果

由图12可知，全塑尾门最大变形量为3.101mm，计算时间约为5分钟。

三、实验

强度为实车路试测试，模态没有进行实验，热变形为实车暴晒测量间隙面差，因此，只有刚度实验与分析模型一致，实验如图13所示：

图13 实验图

实验测量结果为1.65mm。

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