基于某車型前風窗玻璃開裂風險的動態(tài)仿真評估以及優(yōu)化

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，汽車在生活中扮演的角色越來越重要。2010 年我國汽車銷量位居全球第一，汽車產(chǎn)業(yè)的競爭也越來越激烈。汽車的風窗玻璃不僅起到遮風擋雨的作用，裝上前風窗玻璃后還可以提高車身A 柱的剛度，在發(fā)生碰撞時也能夠起到較好的保護作用。伴隨著車身輕量化設計以及車速的大幅度提到，除了基本的密封功能外，風窗玻璃已經(jīng)成為重要的汽車安全部件，關系著駕乘人員的生命安全，由于車速的大幅提高，空氣阻力與汽車速度的平方成正比，前風窗玻璃將承受較大的空氣阻力，同時產(chǎn)生縱向、側(cè)向和垂直三個方向的空氣動力量，其中縱向空氣動力量是最大的空氣阻力，大約占整體空氣阻力的80％ 以上。與此同時，路面的不平會引起車輛扭曲變形、前風窗玻璃框口結(jié)構(gòu)設計的不合理以及前風窗玻璃的質(zhì)量不良等因素都會引起玻璃的爆裂[1] ，前風窗玻璃的破裂對整車商品性影響很大，用戶會對新車前風窗玻璃出現(xiàn)破裂的問題非常不滿，甚至會提出退貨的要求，前風窗玻璃的破裂會對企業(yè)的銷售和品牌形象帶來了極為不好的影響。

目前對前風窗玻璃的開裂沒有相應的動態(tài)性能評估方法，若車身前風窗玻璃的框口結(jié)構(gòu)存在動態(tài)性能問題，例如較低的局部模態(tài)且振型明顯，框口結(jié)構(gòu)動剛度過低等，都會導致前風窗玻璃的開裂，因此有必要在項目開發(fā)初期，從動態(tài)性能上對前風窗玻璃開裂的風險進行評估。

 

有限元方法運用離散概念，把連續(xù)體劃分為有限個單元的集合，通過單元分析和組合，考慮邊界條件和載荷，得到一個方程組，求解此方程組獲得相應指標[2] 。

動剛度是指計算結(jié)構(gòu)在周期振蕩載荷作用下對每個計算頻率的動響應，也稱為頻率響應，激勵載荷在頻域中明確定義，所有的外力在每一個指定的頻率上已知。直接法頻響分析通過直接求解動力學方程得出結(jié)構(gòu)在激勵下的響應，計算結(jié)果比模態(tài)法精確，計算時間與分析頻率的數(shù)量成正比。模態(tài)法頻響分析通過計算模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度矩陣進行模態(tài)疊加得出系統(tǒng)響應，適用于計算規(guī)模較大模型，一般直接法比模態(tài)法在同樣精度的條件下需要花費數(shù)倍的求解時間[3] 。對于比較大的模型，動剛度的求解普遍采用模態(tài)法的頻率響應分析方法。