一、概述
發動機艙一般是裝有發動機、空氣濾清器、制動液罐、蓄電池、保險絲盒、轉向油罐、冷卻液儲液罐、雨刮器液罐等部件，因此發動機艙蓋會經常被打開用以檢修發動機，添加機油、玻璃水及冷卻液等。發動機艙蓋被打開後猛然關閉會影響到發動機艙蓋鎖釦機構的安全性，也會對發動機艙蓋的其他部件的應力產生影響。
本文利用Ls-Dyna軟件是對發動機艙蓋猛然關閉的過程進行模擬，對發動機艙蓋關閉後各部件的應力狀態進行分析，對發動機艙蓋的鎖釦機構進行安全分析，獲得其鎖釦機構的安全係數；同時檢測發動機艙蓋猛然關閉對其他部件是否存在碰撞接觸等行為，為發動機艙蓋的設計提出參考依據。
二、有限元的建立
1、網格處理
為了減小計算量，同時避免出現將剛體約束施加在發動機艙蓋安裝位置，發動機艙蓋猛然關閉仿真分析模型包含了白車身的前部模型，具體可參見圖1所示。
圖2-1 發動機艙蓋猛然關閉仿真分析模型
白車身和發動機艙蓋大多為鈑金衝壓件，對其幾何模型抽取中面，採用殼單元進行網格劃分。本文利用Hypermesh進行網格劃分，定義網格尺寸為8mm，網格質量檢查標準見表1所示。
表2-1 單元質量檢查標準
整個發動機艙蓋猛然關閉的仿真計算模型共有23.9萬個單元，24.7萬個節點。建立的發動機艙蓋有限元模型如圖2所示。其中車身和發動機艙蓋上焊點都採用ACM單元進行模擬，發動機艙蓋內板和外板之間的膠粘採用Adhesive單元類型模擬，見圖3所示，螺栓連接採用剛性單元模擬。
圖2-2 發動機艙蓋猛然關閉有限元模型
圖2-3 膠粘單元模擬示意圖
在發動機艙蓋鉸鏈處建立轉動副（Revolute joint），表示發動機艙蓋可以繞著轉動副的中心軸線進行旋轉，具體可參見圖4所示。
圖2-4 發動機艙蓋轉動副示意圖
2、材料屬性
白車身和發動機艙蓋總成的材料和厚度與車身和發動機艙蓋總成明細表相一致。本次計算要考慮材料的非線性，即除了要輸入材料的彈性模量、泊松比、密度等參數外，還要輸入材料的應力應變曲線。
根據明細表，本次白車身和發動機艙蓋總成的材料主要有如下幾種，其材料參數具體可參見表2-2所示。
表2-2 材料的參數統計
所用材料的應力應變曲線如圖2-5所示。
圖2-5 材料的應力應變曲線
材料類型卡片選擇MAT24進行參數設置，如圖2-6所示。
圖2-6 MAT24材料參數設置
三、加載工況及邊界條件
加載：發動機艙蓋繞著鉸鏈中心軸向上旋轉一個很小的角度1.5°，用以表示發動機艙蓋和鎖釦之間處於非接觸狀態；施加一個初始角速度2rad/s，用以模擬發動機艙蓋落下時的角速度，具體可參見圖3-1所示，同時考慮發動機的重力作用。設置計算終止時間為60ms。
圖3-1 發動機艙蓋施加初始角速度
邊界條件：在車身的截斷面處施加全約束，即約束車身截斷面處節點的全部自由度123456，具體可參見圖3-2所示。
圖 3‑2 發動機艙蓋邊界條件施加
四、仿真結果分析
1、強度分析結果
通過對發動機艙蓋在猛然關閉工況下仿真分析，各部件的最大應力如圖4-1~圖4-8所示。從圖中可以看出：發動機艙蓋各部件的最大應力都小於其材料的屈服強度，其屈服安全係數如表4-1所示，最小的安全係數為2.19，發生在發動機艙蓋內板上，因此發動機艙蓋內板各部件的強度滿足設計要求。
圖 4‑1 發動機艙蓋外板最大應力雲圖
圖 4‑2 發動機艙蓋內板最大應力雲圖
圖 4‑3 發動機艙蓋加強板最大應力雲圖
圖 4‑4 發動機艙蓋鎖鉤安裝板最大應力雲圖
圖 4‑5 發動機艙蓋右鉸鏈總成最大應力雲圖
圖 4‑6 發動機艙蓋左鉸鏈總成最大應力雲圖
圖 4‑7 發動機艙蓋右鉸鏈加強板最大應力雲圖
圖 4‑8 發動機艙蓋左鉸鏈加強板最大應力雲圖
表 4‑1 發動機艙蓋各部件應力及安全係數統計
2、位移分析結果
發動機艙蓋在猛然關閉時，很容易和其他部件出現碰撞、干涉等行為，故選擇了6個監控點作為判斷髮動機艙蓋和車身其他部位是否存在碰撞和干涉等行為，6個監控點的部位見圖4-9所示。由於發動機艙蓋各部件呈左右對稱分佈，本文只取P1、P2和P3點的位移進行分析。P1、P2和P3監控點的位移間距時間歷程曲線如圖4-10~圖4-12所示。
圖 4‑9 發動機艙蓋6個位移監控點選取
圖 4‑10 P1監控點的位移間距時間歷程曲線
圖 4‑11 P2監控點位移間距時間歷程曲線
圖 4‑12 P3監控點的位移間距時間歷程曲線
從以上位移時間歷程曲線圖可知：P1、P2和P3監控點的間距最小值分別為1.13mm、5.13mm和10.38mm，3個監控點的最小值都大於0，說明發動機艙蓋內板和車身其他部位不存在碰撞、干涉等行為，能夠滿足設計要求。
五、結論
通過以上分析可知：
1、發動機艙蓋在猛然關閉時，發動機艙蓋各部件的最大應力都小於其材料的屈服強度，安全係數滿足設計要求。
2、發動機艙蓋內板在猛然關閉時和車身其他部位不存在碰撞、干涉等行為，能夠滿足設計要求。
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