(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210865486.X (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 中国第一汽车股份有限公司 地址 130011 吉林省长 春市长春汽车经济 技术开发区新红旗大街1号 (72)发明人 肖永富　张雨　于保君　李赫　 李鼎　李景潭　王月　徐安杨　 杨涛　 (74)专利代理 机构 长春吉大专利代理有限责任 公司 22201 专利代理师 张岩 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种乘用车车门护板扬声器罩性能设计与 优化方法及装置 (57)摘要 本发明涉及一种乘用车车门护板扬声器罩 性能设计与优化方法及装置， 方法包括获得车门 护板几何数据， 对数据进行检查； 对车门护板总 成进行网格划分； 检查网格质量； 对车门护板模 型进行装配； 材料属性赋 予； 模态仿真分析， 依据 模态结果对模型进行连接检查； 接触关系的设 定； 刚性小球冲击仿真分析， 包括常温、 低温、 高 温三种工况； 结构优化分析。 装置包括网格划分 模块、 网格质量检查模块、 模型装配模块、 属性赋 予模块、 载荷设置模块、 仿真分析模块、 结构 优化 模块。 本发明可在产品设计阶段， 预测车门护板 扬声器罩刚度、 强度性能， 并对结构进行优化， 有 效缩短车门护板开发周期， 提升车门护板开发效 率， 实现了车门护板产品数智化仿真， 加快产品 开发效率。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115310196 A 2022.11.08 CN 115310196 A 1.一种乘用车 车门护板扬声器罩 性能设计与优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 获得 车门护板几何数据， 对数据进行检查； 步骤二、 对车门护板总成进行网格划分； 步骤三、 检查网格质量； 步骤四、 对车门护板模型进行装配； 步骤五、 材 料属性赋予； 步骤六、 模态仿真 分析， 依据模态结果对 模型进行 连接检查； 步骤七、 接触关系的设定； 步骤八、 刚性小球冲击 仿真分析， 包括常温、 低温、 高温三种工况； 步骤九、 结构优化分析。 2.根据权利要求1所述的一种乘用车车门护板扬声器罩性能设计与优化方法， 其特征 在于， 所述 步骤一的具体方法如下： 获得车门护板总成及车门内板CAD几何数据， 对 几何数据进行检查， 确保几何模型之间 各零件之间无穿透， 结构准确， 获得 车门护板总成对应的BOM信息； 所述步骤二的具体方法如下： 车门护板塑料件总成零件抽取中面， 按照料厚不同放置到不同的层中， 不同的层按照 零件号+料厚+材料牌号的规则进行命名， 网格基础尺寸为8mm， 完成车门护板网格划分， 扬 声器面罩采用二阶四面体进 行网格划分， 基础网格尺寸为 1mm， 钢质小球采用二阶四面体进 行网格划分， 基础网格尺寸 为2mm。 3.根据权利要求1所述的一种乘用车车门护板扬声器罩性能设计与优化方法， 其特征 在于， 所述 步骤三的具体方法如下： 检查车门护板总成的网格质量， 各零件间不允许出现穿透， 单元不能出现负角度， 壳单 元最大角度≤16 0°， 最小角度≥20 °， 四面体单 元最小尺寸≥0.3m m， 雅克比≥0.6 。 4.根据权利要求1所述的一种乘用车车门护板扬声器罩性能设计与优化方法， 其特征 在于， 所述 步骤四的具体方法如下： 卡扣之间采用CONN3D2杆单元连接， 螺栓采用COUP_KIN进行连接， 确保护板总成所有的 连接关系与实车 数据一致， 装配后的模型示 意图如图2所示。 5.根据权利要求1所述的一种乘用车车门护板扬声器罩性能设计与优化方法， 其特征 在于， 所述 步骤五的具体方法如下： 卡扣连接单元CONN3D2材料属性包括6个自由度的刚度特性曲线， 这个刚度曲线需通过 真实的卡扣试验测定。 车门护板总成所包括的塑料材料赋予相应的应力应变非线性特性曲 线， 这个材料应力应变曲线应该是由试验获得的， 对于扬 声器面罩， 对应常温、 低温、 高温的 非线性特性曲线需要分别在对应25℃、 ‑30℃、 80℃温度下测得。 6.根据权利要求1所述的一种乘用车车门护板扬声器罩性能设计与优化方法， 其特征 在于， 所述 步骤六的具体方法如下： 设定载荷参数， 进行自由模态求解， 提取前十阶自由模态值， 检查各阶振型是否正确， 对于连接不 正确的对方， 调整连接关系。 7.根据权利要求1所述的一种乘用车车门护板扬声器罩性能设计与优化方法， 其特征 在于， 所述 步骤七的具体方法如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115310196 A 2扬声器罩总成之间的零件设定面 ‑面接触对， 扬声器罩表面和钢质小球设定面 ‑面接触 对， 其余零部件设置为 通用接触对， 为后续加载后可能发生的接触设定场景。 8.根据权利要求1所述的一种乘用车车门护板扬声器罩性能设计与优化方法， 其特征 在于， 所述 步骤八的具体方法如下： 将车门护板总成水平放置， 约束车门内板四周边缘， 在扬声器罩中间上方5mm位置设置 一个直径为60mm， 重量为600g的钢质小球， 小球的初始速度为3.415m/s， 施加9.8m/s2的重 力加速度， 求解小球冲击下扬声器罩及车门护板总成的变形量和应力结果。 完成常温工况 小球冲击 分析后， 分别调整 材料低温 ‑30℃和高温8 0℃的扬声器罩材料特性曲线， 以相同的 工况进行求 解分析， 完成三种工况的模拟仿真。 9.根据权利要求1所述的一种乘用车车门护板扬声器罩性能设计与优化方法， 其特征 在于， 所述 步骤九的具体方法如下： 扬声器罩的评价标准为： 常温位移≤25mm， 塑性应变小于材料断裂应变的50％， 低温位 移≤18mm， 塑性应变小于材料断裂应变的50％， 高温位移≤30mm， 塑性应变小于材料断裂应 变的50％。 如各温度工况扬声器罩性能不满足要求， 对扬 声器罩总成进 行结构优化， 具体的 优化方法包括对扬声器罩内侧 增加筋结构， 筋的数量， 筋的高度以及筋的位置等。 10.一种乘用车 车门护板扬声器罩 性能设计及优化装置， 其特 征在于， 包括： 网格划分模块， 用于根据获得车门护板的几何数据， 对车门护板、 扬声器罩进行网格划 分； 网格质量检查模块， 用于对划分的网格进行质量检查， 输出检查结果； 模型装配模块， 用于建立有限元模型并根据乘用车车门护板各零件实际安装位置对零 件进行装配； 属性赋予模块， 用于对各零部件赋予材 料属性及材 料非线性特性； 载荷设置模块， 用于设置接触关系、 载荷步， 对模型进行模态分析， 确认各阶模型的振 形是否合理， 如连接关系不 正确， 调整模型的连接关系； 仿真分析模块， 用于在车门护板扬声器罩处施加载荷并进行瞬态冲击 工况求解； 结构优化模块， 用于对车门护板扬声器罩进行 结构优化。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115310196 A 3