某发动机罩与撑杆匹配分析

    0 引言

    在发动机罩撑杆匹配设计中，需要满足两点要求，其一，在自重不受外力状态下，发动机罩内板和撑杆不允许发生塑性变形和屈曲；其二，在发生向下压发动机罩的误操作过程中，撑杆应于发动机罩内板发生塑性应变之前发生屈曲变形损坏，避免发动机罩的损坏。

    本文针对某乘用车，撑杆直径、撑杆材料作为变量，对其发动机罩和撑杆进行匹配分析，并选取最优方案。

    1 发动机罩强度分析

    1.1 发动机罩和撑杆有限元模型

    发动机罩有限元模型的网格尺寸为8X8mm，单元类型以四边形为主，焊点连接采用FASTENER模拟，粘胶采用AREA模拟，单元总数约4万；撑杆采用六面体实体单元；具体结构见图1、图2。

    1.2 发动机罩强度分析边界条件

    分析分为两步，第一步在重力场下计算内板撑杆支撑处的支反力，第二步在重力场下在锁扣位置逐步施加法向力至1000N，计算发动机罩产生1%塑性应变时内板撑杆支撑处的支反力，如图3和图4；两次计算的约束条件相同，约束发动机罩铰链D0F1-6,约束撑杆支撑位置D0F3。

    1.3 发动机罩强度分析结果

    计算得到上述两个步骤的内板撑杆支撑处的支反力，计算结果见表1。

    表1 发动机罩强度分析结果

    2 撑杆屈曲分析

    2.1 屈曲分析边界条件

    如图5,约束撑杆上端D0F1-2,逐步施加Z向向下位移至l00mm，约束撑杆下端D0F1-3、6。

    2.2 屈曲分析结果

    撑杆直径、撑杆材料作为变量，分别计算了撑杆材料为20号钢、45号钢和撑杆直径为6mm、7mm、8mm、9mm、10mm共10个组合的撑杆屈曲结果，计算结果见图6、图7和表2。

    3 发动机罩与撑杆匹配分析

    发动机罩与撑杆匹配设计中，撑杆需要满足两个条件，其发生屈曲时的支反力大于发动机罩重力场下撑杆处支反力，小于发动机罩塑性应变1%时撑杆处支反力。对比图8和图9,20号钢和45号钢材料的直径8mm、7mm、6mm的撑杆均符合要求，但45号钢直径8mm的撑杆最符合要求，因此选取其为最优方案。

    4 结论

    本文针对某乘用车，撑杆直径、撑杆材料作为变量，对发动机罩和撑杆进行强度和屈曲分析，按照撑杆需要满足的两个条件，其发生屈曲时的支反力大于发动机罩重力场下撑杆处支反力，并小于发动机罩塑性应变1%时撑杆处支反力，最终通过对比，45号钢直径8mm的撑杆最符合要求，选取其为最优方案。