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近半个世纪以来,能源及环境问题促使着汽车轻量化不断前行,逐渐形成了以汽车零部件结构优化、使用轻质复合材料以及改善现有工艺的三种途径来实现汽车轻量化。车门作为汽车重要零部件之一,其轻量化研究对整车轻量化研究具有重要意义。本课题依托某企业车身轻量化研究的项目,通过等代替换方法对钢铁材料车门各零部件进行复合材料整体替换,并依据钢铁材料车门的下垂刚度、扭转刚度、带线刚度以及约束模态性能对复合材料车门进行了优化及优化后刚度模态方面的性能验证。本课题的主要工作内容如下:1.在合理选择连接方式及尽可能提高网格质量的前提下,应用HyperMesh前处理模块建立钢铁材料车门较为准确数值分析模型,同时为钢铁材料车门各部件赋予相应的材料属性及单元属性。然后在OptiStruct求解器中对钢铁材料车门的下垂刚度、扭转刚度、带线刚度以及约束模态性能进行数值分析,得到其初始刚度及模态性能参数,并与企业目标性能参数值进行对比。2.根据等代替换原则对钢铁材料车门各部件进行复合材料替换,换算得到复合材料车门各部件的厚度属性,考虑复合材料连接特殊性,并依据复合材料建模方法对复合材料车门进行可视化的物理铺层,搭建较为准确的仿真分析模型。对铺层模型进行与钢铁材料相对应的刚度及模态分析,得到其刚度及模态性能参数,最后依据钢铁材料车门及复合材料原始车门的刚度、模态性能参数和企业目标性能参数确立复合材料车门的优化目标值,为后续的复合材料优化作铺垫。3.在保证车门刚度以及模态性能不变或有所提高的前提下对复合材料车门进行三个阶段的连续优化,即自由尺寸优化、各角度铺层数目优化以及铺层顺序优化。前一阶段的优化结果作为下一阶段优化的开始,通过三个阶段连续优化得到其最优铺层区域及顺序,从而实现复合材料车门的轻量化研究。4.对轻量化后的复合材料车门模型进行网格干涉、穿透、质量检查及局部微调,从而提高数值分析的精确度。然后在OptiStruct求解器中对复合材料车门进行下垂刚度、扭转刚度、带线刚度以及约束模态性能的数值分析,得到复合材料车门的刚度及模态性能参数,并与优化目标性能参数值对比,从而验证复合材料优化结果是否满足要求。最后将复合材料车门的刚度及模态性能参数与钢铁材料车门的性能参数进行对比,从而验证车门轻量化结果是否有效。