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涂装工艺定位孔强度分析
长安汽车股份有限公司 王华 肖攀 毛显红 龙海强
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摘 要：涂装孔强度是影响白车身涂装工艺顺利进行的重要因素。本文介绍MSC.Nastran 直接瞬态法在某车型涂装孔强度分析中的应用，通过CAE 分析优化涂装孔结构设计。
关键词：涂装孔 强度 CAE
1. 引言
白车身在涂装工艺生产中，承受白车身转动时不同角度的自重和涂装液的重量。因此当涂装孔强度不够会导致车身掉入电泳池中，影响涂装工艺的顺利进行。本论文主要是针对白车身在涂装生产电泳工艺过程中翻转时，对涂装孔在车身不同角度时的强度进行分析。
2. 基于Nastran 的汽车涂装孔直接瞬态响应分析
本文以某项目开发为例，利用MSC.Nastran SOL109 直接瞬态响应分析模拟白车身涂装工艺中，涂装孔是否能满足生产、设计要求，并提供合理的优化意见。
2.1 涂装工艺介绍
本文针对涂装工艺是白车身在涂装电泳池电泳过程在翻转工艺，其翻转过程如下图所示：

（图片）

图1 涂装过程示意图

2.2 模型文件
本文主要对某款车的白车身在涂装生产电泳工艺过程中涂装孔受力进行分析，如下是某款车型的涂装孔示意图：

（图片）

图2 涂装孔示意图

2.3 边界条件与分析方法
本次分析中，约束涂装孔局部，考虑到电泳液的影响，考虑一定过载系数。

（图片）

图3 车轮有限元分析模型

为了模拟车身在点泳池的旋转工艺，本次分析采用SOL109 进行分析，考虑通过对Y 和Z方向两个大小相等的载荷分别乘以两条正弦和余弦曲线的方式来实现力的旋转。
2.4 分析结果
通过瞬态分析得出，车身在翻转过程中的最大应力均出现在前涂装固定孔上，最大应力出现在车身为15 度和195 度，应力值为332Mpa。

（图片）

图4 车身翻转角度和最大应力图

（图片）

图5 车身前涂装孔最大应力图

2.5 分析结果优化
从计算结果看出，涂装孔处最大应力为332Mpa，大于其抗拉强度300Mpa，导致了涂装前固定孔发生变形，在涂装孔处加一个厚度为3mm 的加强件后，最大应力降为188Mpa。

（图片）

图6 车身前涂装孔最大应力图

3. 结论
1、通过采用MSC.Nastran 的直接瞬态相应分析，可以准确的获得涂装孔在电泳工艺时的结构薄弱处，并进行结构优化改进。
2、CAE 方法应用在方案设计中，可以有效避免潜在问题，得到具有相对优势的设计方案。该优化结构已被采用，并通过道路试验验证满足使用要求。
参考文献
[1] MSC.Nastran 基础培训教程 科学出版社，2005.
[2] 新编MD Nastran 有限元实例教程 机械工业出版社，2007 4/3/2011

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