汽车前雾灯明暗截止线热力耦合分析.pdf

汽车前雾灯明暗截止线热力耦合分析
王翔,孙小峰
(常州星宇车灯股份有限公司,江苏常州213022)
摘要:汽车前雾灯点亮后,由于不同材料热膨胀系数不同灯具会产生变形,从而导致明暗截止线发生偏移。为了研究热变形
对明暗截止线的影响,以某款汽车前雾灯为研究对象,采用有限元仿真的方式对明暗截止线的偏移进行了分析计算;然后根据实
验标准测试了明暗截止线的偏移,验证了仿真分析结果精度,并依据分析结果对减小明暗截止线偏移提出改进建议,为灯具前期
设计分析提供一定的参考。
关键词:热力耦合;汽车灯具;有限元;明暗截止线偏移
Cut-off Line Movement Thermal-mechanical Coupling Analysis of Front Fog Lamp
WANG Xiang. SUN Xiaofeng
(Changzhou Xingyu Automotive Lighting System Co, Ltd, Changzhou Jiangsu 213022, China)
Abstract Because of different thermal expansion rate of different materials, the front fog lamp produce deformation when the lamp under
working condition. In order to further study the influence of the deformation to the cut-off line movement, the finite element thermal-mechanical
coupling model of the lamp was set up. By using the model, the offset of the cut-off line movement was analyzed and calculated. Also the lamp
was lighted based on regulations to verify the correctness of the simulation analysis result. And based on the result, opinions about the cut-off
line movement reducing was given, which provided certain reference for structure design of lamp
Keywords: Thermal-mechanical coupling; Lamp; FEM; Cut-off line movement
0引言
式中:A为导热率;p为密度;c为比热容;q、为内热源强度。
明暗截止线是指汽车前部灯具灯光投影在屏幕上的明暗分
经过离散化处理,得到温度计算的有限元基本公式
界线。如果它的高度太高会使对面的来车或行人感到炫目,太
CT+KIT=@
(2)
低则照得太近,使驾驶员无法看清车前视野。因此,明暗截止
C= PCNN dw
线高度的稳定性对于行车安全和驾驶体验都非常重要。
灯具在点亮时其光源会产生热量传递到其他部件,由于温
K= KBB dv
度分布不均及热膨胀系数的不同,各部件将会产生不同程度的
式中:C为热容矩阵;N为形状函数矩阵;K为热传导率;B
变形。这将会导致明暗截止线偏离其起初位置。市场上主流汽
车制造商基本都在其法规中对明暗截止线经过温度或振动试验
为几何矩阵;7为节点温度向量;T为节点温度变化率向量。
后的偏移量作了量化规定2。
文中以某车型前雾灯为研究对象,对明暗截止线偏移进行
1.2热力耦合弹塑性有限元方程
了热力耦合分析,并通过明暗截止线偏移测试试验验证了模拟
在有限变形下,采用更新的拉格朗日法,以增量步长开始
分析结果。通过这种热学和力学耦合模拟分析的手段,可以在
时刻的构形为参考构形,则増量步长+△时刻的平衡方程
没有试验样件的设计开发阶段进行明暗截止线偏移风险预估的
为
可行性,也可以依据其分析结果给出设计改进方案。
J oeo dv, = J goudy J poud
式中:为时刻的第二 Piola- Kirchhof应力;e。为t时刻的
1热力耦合分析原理及仿真模型
Cren应变;q为体积力;V、V,分别为变形体在增量步长开
1.1热学计算原理
始、结束时的体积;P为表面力;8n为虚位移;A为变形体的
热学仿真分析。基于能量守恒定律和傅里叶定律建立的三表面积。
维微分方程为:
在有限变形弹塑性本构方程中,用柯西应力的Ja
aumann
aTA(。T、a2T、a2T
数表示的应力速率为
ox dy dz
7)ID-D(T)-A71
收稿日期:2015-05-28
作者简介:王期(1987-),男,硕士,研究方向为有限元分析计算、灯具振动理论及试验。E-mail:shaoying@xy.cn。
2015.10 Automobile Parts
005
研究与开发