复合材料汽车引擎盖设计与分析报告.pptx

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,复合材料汽车引擎盖设计与分析报告,姜大雄,18621340656,jiangdaxiong,设计流程,主要内容,创建,V1.0,版本等厚度的结构概念模型,基于概念模型进行拓扑优化,创建,V1.1,版本结构方案模型,基于方案模型进行自由尺寸以及尺寸优化,创建,V1.2,版本结构初步模型,基于初步模型进行静态、动态工况分析,结构设计其他考虑（连接、铺层过渡、制造可行性）,待完成工作,创建,V1.0,版本等厚度的结构概念模型,根据客户提供的外板外形面以及内板部分参考曲面创建,V1.0,版本等厚结构概念模型,输入外形面,输入内板参考面,等厚度外板,等厚度内板（平板部分）,内外板胶接区域,内,外板胶接宽度：,2030mm,等厚度内板（周向加强筋）,创建,V1.0,版本等厚度的结构概念模型,等厚度方案,外板,Woven,：,2*2,斜纹,3K,Uni,：单向带,12K,Thickness,：,0.991mm,创建,V1.0,版本等厚度的结构概念模型,等厚度方案,内板,Uni,：单向带,12K,Thickness,：,1.55mm,创建,V1.0,版本等厚度的结构概念模型,基于概念模型进行拓扑优化,拓扑,优化,目标函数：,weighted comp,最小,(,包括垂弯刚度工况、侧弯刚度工况和翼尖刚度工况）,约束条件：,体积分数小于,30,考虑内板对称,约束,汽车引擎盖内,板,拓扑优化，内板最佳材料分布和载荷传递路径,基于概念模型进行拓扑优化,汽车引擎盖内,板,拓扑优化，内板最佳材料分布和载荷传递路径,基于概念模型进行拓扑优化,无筋构型,创建,V1.1,版本结构方案模型,基于拓扑优化结果以及设计工艺考虑等等，内板结构无筋方案初步几何形状如下：,基于拓扑优化结果，对数模结构进行局部优化：,1.,锁钩处加强筋加宽,加强筋拐角,拐角填充,加强筋加宽,2,.,消除拐角，避免应力集中,创建,V1.1,版本结构方案模型,基于拓扑优化结果，对数模结构进行局部优化：,3.,降低后加强筋高度,4,.,加强筋内侧缘条与外板连接,加强筋拐角外缘,加强筋拐角内缘,创建,V1.1,版本结构方案模型,有筋构型,基于拓扑优化结果以及设计工艺考虑等等，内板结构加筋方案初步几何形状如下：,创建,V1.1,版本结构方案模型,基于拓扑优化结果，对数模结构进行局部优化：,内部加强筋构造,创建,V1.1,版本结构方案模型,外板和内板自由尺寸优化,最小化应变能,compliance,体积,比,0.3,内、外板厚度 均小于,5.0mm,单,层厚度百分比,0.6,45,和,-45,厚度相等,制造厚度,0.155mm,内,板,外板,基于方案模型进行自由尺寸优化,自由尺寸优化结果：外板和内板厚度分布,基于方案模型进行自由尺寸优化,外板,45裁剪形状,Layer 1,Layer 2,Layer 4,Layer 3,基于方案模型进行自由尺寸优化,外板,0,裁剪形状,Layer 1,Layer 2,Layer 4,Layer 3,基于方案模型进行自由尺寸优化,外板,90,裁剪形状,Layer 1,Layer 2,Layer 4,Layer 3,基于方案模型进行自由尺寸优化,内板,45,裁剪形状,Layer 1,Layer 2,Layer 4,Layer 3,基于方案模型进行自由尺寸优化,内板,0,裁剪形状,Layer 1,Layer 2,Layer 4,Layer 3,基于方案模型进行自由尺寸优化,内板,90,裁剪形状,Layer 1,Layer 2,Layer 4,Layer 3,基于方案模型进行自由尺寸优化,外板和内板尺寸优化,最小化质量,刚度约束,外板和内板厚度均 小于,2.0mm,单,层厚度百分比,0.6,45,和,-45,厚度相等,制造厚度,0.155mm,内,板,外板,工况,载荷,（,N）,刚度下限（,N/mm,）,位移上限（,mm）,80%,上限（,mm,）,垂弯刚度,196.2,250,0.785,0.628,侧弯刚度,180,120,1.500,1.200,翼尖刚度,100,70,1.429,1.142,外板刚度,150,7.5,6.0,基于方案模型进行尺寸优化,基于方案模型进行尺寸优化,尺寸优化结果：外板和内板厚度分布,外板,根据优化结果，更新外板厚度与铺层，信息如下：,铺层表,创建,V1.2,版本结构初步模型,基于优化结果，内板分为,Zone1,、,Zone2,、,Zone3,、,Zone4,四个区域，厚度与铺层信息如下：,创建,V1.2,版本结构初步模型,基于优化结果，更新模型厚度与铺层信息如下：,创建,V1.2,版本结构初步模型,基于优化结果，更新模型厚度与铺层信息如下：,创建,V1.2,版本结构初步模型,Hood,初步模型质量概要信息：,创建,V1.2,版本结构初步模型,静态工况有,Natural Frequency,、,Outer Panel Stiffness,、,Latch Beam Stiffness,、,Lateral Stiffness,、,Corner Stiffness,、,Pull Down,六个工况，分析模型采用,mm,、,s,、,Ton,、,Mpa,单位制。,基于初步模型进行静态工况分析,Natural Frequency Result,基于初步模型进行静态工况分析,第一阶扭转模态：,33.1Hz,第二阶弯曲模态：,47.5Hz,第三阶侧向模态：,54.4Hz,Outer Panel Stiffness Result,基于初步模型进行静态工况分析,P1,点,P2,点,P3,点,P4,点,P5,点,P6,点,Latch Beam Stiffness Result,Lateral Stiffness Result,基于初步模型进行静态工况分析,Corner Stiffness Result,Pull Down Deflection Result,基于初步模型进行静态工况分析,初步模型静力分析结果,工况,性能参考值,分析值,(V1.1),Hood,Natural,Frequency,30HZ,50HZ,以下,没有局部,模态,第一阶：扭转模态（,33.1Hz,）,第二阶：弯曲模态（,47.5Hz,）,第三阶：侧向平动模态（,54.4Hz,）,Outer,Panel,Stiffness,Deflection 250N/mm,D=0.249，K=196.2/0.249=788.0,Pull,Down,Deflection 120N/mm,D=1.165，K=180/0.699=257.5,Corner,Stiffness,stiffness 70N/mm,D=0.323，K=100/0.323=309.6,基于初步模型进行静态工况分析,基于初步模型进行动态工况分析,动态工况有,Pedpro,、,Dropsilo,、,Slam,三,个工况，分析模型采用,mm,、,ms,、,kg,、,Gpa,单位制。,Pedpro,工况根据结构形式，现仅选取如下图的,6,个头碰点进行分析。,PedPro,Analysis -Result(Point a),基于初步模型进行动态工况分析,a,点头碰伤害值,HIC=1855,PedPro,Analysis -Result(Point b),基于初步模型进行动态工况分析,b,点头碰伤害值,HIC=1621,PedPro,Analysis -Result(Point c),基于初步模型进行动态工况分析,c,点头碰伤害值,HIC=849,PedPro,Analysis -Result(Point d),基于初步模型进行动态工况分析,d,点头碰伤害值,HIC=1755,PedPro,Analysis -Result(Point e),基于初步模型进行动态工况分析,e,点头碰伤害值,HIC=512,PedPro,Analysis -Result(Point f),基于初步模型进行动态工况分析,f,点头碰伤害值,HIC=780,Slam,Analysis -Result,基于初步模型进行动态工况分析,在锁扣上下止点位置，,hood,左右两侧前角点最大位移,7.36mm,Dropslio,Analysis -Result,基于初步模型进行动态工况分析,铰链失效应变控制（应变值,0.15,），铰链断裂,铰链失效应变不控制，严重变形,Dropslio,工况，基于初步模型结构更改一,基于初步模型进行动态工况分析,内板上添加导溃槽,铰链加厚至,4mm,，填充车体侧铰链开孔,Dropslio,Analysis Result,（基于初步模型结构更改一）,基于初步模型进行动态工况分析,铰链加厚至,4mm,，内板上设计导溃槽,基于初步模型进行动态工况分析,Hood,左右后角点位移,Hood,左右铰链旋转轴的剪力,Dropslio,Analysis -Result,（基于初步模型结构更改一）,铰链加厚至,4mm,，内板上设计导溃槽,基于初步模型进行动态工况分析,Hood,铰链安装螺栓剪力,左前,左后,右前,右后,Dropslio,Analysis -Result,（基于初步模型结构更改一）,铰链加厚至,4mm,，内板上设计导溃槽,Dropslio,工况，基于初步模型结构更改二,基于初步模型进行动态工况分析内板上添加导溃槽，降低筋的高度,筋截面高度变化,1,2,1,2,Dropslio,Analysis -Result,（基于初步模型结构更改二）,基于初步模型进行动态工况分析,筋高度降低，铰链加厚至,4mm,，内板上设计导溃槽,基于初步模型进行动态工况分析,Hood,左右后角点位移,Hood,左右铰链旋转轴的剪力,Dropslio,Analysis -Result,（基于初步模型结构更改二）,筋高度降低，铰链加厚至,4mm,，内板上设计导溃槽,Hood,左右后角点位移,Hood,左右铰链旋转轴的剪力,基于初步模型进行动态工况分析,Hood,铰链安装螺栓剪力,左前,左后,右前,右后,Dropslio,Analysis -Result,（基于初步模型结构更改二）,筋高度降低，铰链加厚至,4mm,，内板上设计导溃槽,基于初步模型进行动态工况分析,Dropslio,Analysis -Result,（结构更改一、二对比）,一,二,Hood,折弯形式发生变化,Hood,后角点,X,向位移变小,在不考虑复材结构设计更改的前提下，影响初步模型动态分析结果总结：,1,、内外板连接的建模方式；,2,、失效模式的选择及其控制方式；,3,、真实的复材失效参数输入；,4,、锁钩模型的弹簧刚度；,5,、计算稳定的控制参数（摩擦系数、质量缩放等）。,6,、。,分析所需材料参数以及失效形式需要通过试验来获取以及验证，为结构设计和仿真提供有效输入！,结构设计更改（目前已验证），影响初步模型动态分析结果总结：,1,、筋条的尺寸（高度、方向）；,2,、导溃槽；,3,、铰链结构（厚度）以及铰链,失效的控制,；,4,、。,基于初步模型进行动态工况分析,基于初步模型进行动态工况分析,Dropsilo,工况刚性墙与外板摩擦系数的影响,f,=0.1,f,=0.5,基于初步模型进行动态工况分析,Pedpro,工况铰链厚度、筋高度的影响,铰链加厚,铰链加厚，,筋高度降低,HIC:1623,HIC:1728,HIC:1225,参考,b,点,基于初步模型进行动态工况分析,Slam,工况扭簧刚度的影响,K,=0.5,K,=07,结构设计考虑,-,连接设计,锁扣,锁扣（内嵌）,加强区,加强层过度区比例：,10:1,结构设计考虑,-,连接设计,铰链（方案,A,）,铺层加强区,过渡区（,10:1,）,钢制衬板（焊接螺母）,钢制衬板与碳纤维加强筋胶接,加强筋,结构设计考虑,-,连接设计,铰链（方案,B,）,螺栓,膨胀螺母,衬套,垫片,件,A,件,B,结构设计考虑,-,铺层过渡设计,过度区比例（,10,:1,）,厚度,1,（,12,层,1.92mm,）,厚度,2,（,6,层,0.99mm,）,结构设计考虑,-,制造可行性分析,内板分块铺覆（,6,块）,段,1,段,2,段,3,段,4,段,5,段,6,结构设计考虑,-,制造可行性分析,内板分块铺覆（,6,块）,搭接区,1,（搭接量：,40mm,）,搭接区,2,（搭接量：,40mm,）,搭,接斜削比例（,5:1,）,搭接区,3,（,搭接,量：,30mm,，为避开圆角区,）,搭接区,4,（搭接量：,40mm,）,结构设计考虑,-,制造可行性分析（,FiberSIM,虚拟铺层）,外板,织物,单向带,结构设计考虑,-,制造可行性分析（,FiberSIM,虚拟铺层）,内,板,织物,单向带,待完成工作,优化结构特征以满足动态工况要求,无筋方案与有筋方案对比分析,连接局部校核及方案对比分析,夹芯方案与层压板方案对比分析,