在汽车结构里面，前保险杠总成可以说是车身结构里的一个重要部件，主要结构件包括蒙皮，格栅系统，下扰流板，防撞杆等部分
作为一个综合子系统，前保险杠总成不仅要满足外观要求，还要具备足够的强度、刚度和良好的振动特性
同时，它还需满足在发动机罩闭合时的耐冲击性和正面碰撞以及行人保护等各项性能的要求
因此，它的结构性能直接影响到子系统设计的成功与否，以及整车品质和成本的高低
格栅系统是整个前保险杠组件的重要组成部分，由上格栅和下格栅两部分组成
其主要功能是保持车身造型，满足空气动力学效果，并为散热器、冷凝器和制动系统提供充足的空气流通，同时也是一种装饰性零部件
上格栅螺栓孔区域强度有限元分析在制造汽车的过程中，上格栅和车身钣金件之间常常采用螺栓进行连接
然而，在试制过程中，部分车辆的上格栅螺栓孔区域出现了开裂情况
这种现象会导致上格栅无法与钣金件进行有效连接，如图2所示
经过研究，我们发现造成这种连接失效的原因有两点：（1）螺栓预紧力过大，导致格栅连接失效；（2）发动机罩开合对格栅的冲击过大，造成格栅的连接失效
为了准确再现以上两种工况，找出造成格栅的连接失效的原因，我们收集了以下信息：（1）因发动机罩与上格栅仅仅通过发动机罩上的减震垫来接触，试验过程中当发动机罩闭合时，我们测出了该减震垫对上格栅造成的最大冲击载荷值；(如图1)（2）图纸上标明，失效处螺栓拧紧力矩约为10.5N.mm；3，材料信息，尤其是格栅，减震垫非线性材料的详细信息
基于以上背景，所以本次分析考虑以下两种工况：（1）考虑螺栓预紧力对上格栅螺栓孔区域造成的影响；（2）螺栓预紧后，发动机罩闭合对上格栅产生的冲击，对上格栅螺栓孔区域造成的影响；有限元模型的建立使用仿真软件将保险杠总成的CAD模型导入，进行网格划分
由于保险杠主要由薄壁注塑件组成，故采用壳单元进行结构离散
采用六面体单元对相应区域进行模拟，以便更真实地模拟上格栅失效螺栓孔区域的应力和应变大小
发动机罩上的减震垫也采用六面体单元进行模拟
为了简化模型，将减震垫与发动机罩的连接部分简化为刚性单元，以取代刚性发动机罩，并控制单元的长宽比、翘曲和歪斜角(见图3)
载荷输入为了更准确地模拟螺栓预紧工况，需独立建立螺栓头与法兰面、上格栅与支撑、螺母法兰面与支撑之间的接触对，接触类型为contactpair
在螺杆的承载断面上创建接触面pre-tensionsection，并定义接触面法线方向
创建预紧力控制点pre-tensionnode，该控制点必须是独立于模型的点
螺栓预紧力施加在此控制点上，由于该控制点只有1个（x轴）方向的自由度，所以螺栓预紧方向为沿x轴方向（如图4）
通过公式，可以计算出螺栓预紧力的大小
T＝0.2×F×D其中：T：螺栓拧紧力矩；D：螺栓公称直径；F：螺栓预紧力T=10.5N.m为更真实地模拟发动机罩闭合时上格栅造成的冲击，发动机罩与上格栅仅通过发动机罩上的减震垫接触时，需要建立减震垫与格栅之间的接触对，接触类型为contactpair
由于发动机罩采用刚性单元替代，需要根据测试确定减震垫对上格栅的最大冲击载荷，并对减震垫表面的刚性单元(简化的刚性发动机罩)进行垂直向下加载
上格栅螺栓孔区域分析结果运用 ABAQUS软件求解器进行计算得到：结论使用ABAQUS求解器进行计算分析后发现，在试制过程中造成极少部分车辆出现上格栅螺栓孔周围开裂的原因是螺栓预紧力过大，在装配过程中导致螺栓孔附近应力过大，比接近格栅材料的极限拉伸强度，可能会造成格栅螺栓孔的破坏
发动机罩关闭时，虽然对上格栅螺栓孔附近区域产生了冲击，但对其开裂并非主要因素
根据CAE分析结果，同时保证此处螺栓连接的预紧力足够，通过更改抗拉强度更好的格栅材料，成功地解决了格栅连接失效问题
ABAQUS软件可有效解决预紧螺栓对格栅的影响问题，并准确预测格栅开裂的原因，为设计和试验提供了有力支持
这加快了产品开发进程，降低了产品研发风险