车身课程设计车顶盖的有限元分析报告.docx
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车身课程设计车顶盖的有限元分析报告
汽车车身结构与设计
课程设计
题目汽车车顶盖的有限元分析班级12车辆工程
（2）班
姓名
学号
指导教师智淑亚
汽车车顶盖的有限元分析
随着汽车时代的到来，人民的生活因汽车普及而愈加便利，汽车已成为人类
社会生活中不可缺少的工具，汽车工业也已成为许多发达国家的支柱产业。
汽车车顶盖的生产是汽车制造的一个重要生产过程。
在板材冲压成形技术中，以汽车覆盖件为代表的大型薄板零件的冲压成形技术已发展成为一个很重要的组成部分。
ANSYS是一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型通用有限元软件，广泛应用于水利、铁路、汽车、造船、流体分析等工业领域，可在微机或工作站上运行，能够进行应力分析、热分析、流场分析、电磁场分析等多物理场分析及耦合分析，并且具有强大的前后处理功能。
ANSYS的流场分析求解模块FLOTRAN基于能量守恒、质量守恒和动量守恒,能求解流场速度、压力、温度分布等参数。
利用ANSYS软件对干气密封面结构处的流场进行仿真分析，能够为干气密封面结构的合理设计提供理论依据。
1、车顶盖的结构与功用
车顶盖指车厢顶部的盖板。
对于轿车车身的总体刚度而言，顶盖不是很重要的部件，这也是允许在车顶盖上开设天窗的理由。
从设计角度来讲，重要的是它如何与前、后窗框及与支柱交界点平顺过渡，以求得最好的视觉感和最小的空气阻力。
当然，为了安全车顶盖还应有一定的强度和刚度，一般在顶盖下增加一定数量的加强梁，顶盖层敷设绝热衬垫材料，以阻止外界温度的传导及减少振动时噪声的传递。
车顶盖通常分为固定式顶盖和敞篷式顶盖两种，固定式顶盖是常见的轿车顶盖形式，属于轮廓尺寸较大的大型覆盖件，车身整体结构的一部分。
它具有刚性强，安全性好，汽车侧翻时起到保护乘员的作用，缺点是固定不变，通风性能差
无法享受到阳光及兜风的乐趣。
敞篷式顶盖一般用于档次较高的轿车或跑车上，通过电动和机械传动移动部分或全部顶盖，可以充分享受阳光和空气，体验兜风的乐趣。
缺点是复杂，安全性和密封性较差。
敞篷式顶盖有两种形式，一种称为“硬顶”，可移动顶盖
用轻质金属或树脂材料做成。
另一种称为“软顶”，顶盖用篷布做成。
二、利用CATIA软件绘制车顶盖
1、在yz平面进行草绘
2、在zx平面进行草绘
3、扫面轮廓线绘制曲面
4、曲面绘制完成
5、对曲面整体进行拉伸并最终成型
三、车顶盖有限元分析
1、启动Workbench并建立分析项目
在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS13.0→workbench命令，启动ANSYSWorkbench12.0，进入主界面。
在ANSYSWorkbench主界面中选择Units（单位）→Metric（kg,m,s,℃,A,N,V）命令，设置模型单位。
双击主界面Toolbox（工具箱）中的ComponentSystems→Geometry（几何体）选项即可在项目管理区创建分析项目A。
在工具箱的AnalysisSystems→Modal上按住鼠标左键拖拽到项目管理区中，当项目A的Geometry红色高亮显示时，放开鼠标创建项目B，此时相关联的数据可共享。
2、导入车顶盖
在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择ImportGeometry→Browse命令，此时会弹出“打开”对话框。
在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入文件，此时“？
”变成“√”表示实体模型已经存在。
双击项目A中的A2栏Geometry，此时会进入到DM界面，设计树中Import1钱显示
，表示需要生成，图形窗口中没有图形显示。
单击
Generate（生成）按钮，即可显示生成的几何体。
单击DM界面右上角的关闭按钮，退出DM，返回到Workbench主界面。
形成的图形如图所示。
3、添加材料库
双击项目B中的B2栏EngineeringData项，进入材料参数设置界面。
在界面空白处单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择EngineeringDataSources命令。
在EngineeringDataSources表中选择A3栏GeneralMaterials，然后单击OutlineofFavorites表中B12栏的加号按钮。
4、划分网格
选中分析树中的Mesh项，单击Mesh工具栏中的MeshControl→Sizing命令，为网格划分添加尺寸控制。
单击图形工具栏选择模式下的BoxSelect按钮，然后再单击选择面按钮。
在分析树中的Mesh选项上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择GenerateMesh命令，此时会弹出进度显示条，表示网格正在划分，效果如图所示。
5、施加固定约束
选择分析树中的StaticStructural（B5）项，单击Environment工具栏中的Supports→FixedSupport命令，为模型添加约束。
单击图形工具栏选择模式下的SingleSelect按钮，然后再单击选择面按钮。
在图形窗口中选择好面，在参数设置列表中单击Geometry后的Apply按钮，完成选择。
效果如图。
6、结果后处理
在solution（B6）项下可以设置求解模态数，求解方法等选项，本设计采用默认设置，求解模型的前六阶模态。
选择Mechanical界面左侧Outline（分析树）中的Solution（B6）选项，此时会出现Solution工具栏。
求解总变形：
选择Solution工具栏中的Deformation（变形）→Total命令，此时会在分析树中会出现TotalDeformation（总变形）选项。
单击F2快捷键，更名为TotalDeformation，并在参数设计列表中设置参数Mode为1。
利用同样的方法，添加其他的模态求解项，TotalDeformation2对应二阶模态，TotalDeformation3对应三阶模态，依次类推。
7、求解并显示求解结果
在Outline（分析树）中的Solution（B6）选项上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Solve（求解）命令，此时会弹出进度条，表示正在求解，求解完后进度条自动消失。
选择Outline（分析树）中Solution（B6）下的TotalDeformation-Mode1选项时，此时在图形窗口中会出现一阶模态振型。
利用同样的方法观察其他各阶模态振型。
效果如图所示。
一阶
二阶
三阶
四阶
五阶
六阶
8、结果分析
通过实际的测量和简化CATIA三维图的绘画，再经过ANSYS前处理，施加约束及后处理后得到有效的模态分析图，分析得出此次研究的车顶盖在施加均布约束的情况下，在车顶盖的边缘部分颜色为红色，由此可以看出此处受到的应力应变较大，车顶盖的其他地方设计还可以，在之后的设计时，可在此设计较好应力应变值的加强筋或加强板，以此来改善车顶盖的变形程度。
总体来讲此次研究的车顶盖是较为合理的。
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