通过扩大塑料零部件在汽车上的应用范围来降低重量以减少油耗和排放是目前汽车行业发展的一个趋势。玻璃纤维增强塑料以其优良的力学性能、耐腐蚀性和易成型的特点被越来越多地应用于汽车的外观及功能结构件。由于玻璃纤维增强塑料的力学性能很大程度上受其纤维方向的影响,因此使用常规的力学仿真方法得到的结果难以为零件的设计提供非常有效的参考,这是限制玻璃纤维增强塑料在汽车上更大使用范围的一个重要的因素。针对目前玻璃纤维增强塑料零件在力学仿真上存在精度不足的问题,本文以某车型玻璃纤维增强塑料的前端模块为研究对象,联合基于Moldflow的注塑成型仿真分析与基于Abaqus的力学性能仿真分析,将玻璃纤维取向及残余应力对零件力学性能的影响考虑到结构仿真分析,以提高前端模块的刚度仿真精度。通过实验对比了该方法与常规方法在仿真精度上的差异,结果表明该仿真方法可以有效提高玻璃纤维增强塑料前端模块的刚度仿真精度,可以为前端模块的进一步轻量化提供参考。总结本文的主要内容如下:首先基于各向同性材料对前端模块的安装点刚度做出初步的评估,对不满足管控要求的安装点,应用拓扑优化的方法得到刚度初步满足要求的结构。其次对前端模块进行注塑成型仿真分析,以获取零件内的纤维取向及残余应力等信息,并为零件的模具设计提供参考。对结构优化后的零件基于Moldflow进行建模,分别讨论了使用顺序阀浇口和未使用顺序阀浇口的浇注方案对零件熔接痕位置、平均纤维取向及锁模力的影响,得出使用顺序阀浇口的浇注方案优于未使用顺序阀浇口的浇注方案的结论。同时以缩短零件的注塑成型周期为目的,对模型构建冷却水路系统,分析结果表明冷却水路的布置方案满足产品冷却的要求,并且达到了缩短成型周期的目的。再以零件的翘曲为优化目标,使用正交实验设计方法对模具温度、熔体温度、保压时间、注射时间及保压压力的工艺参数进行寻优,应用最优的工艺参数对模型进行求解,结果显示优化后的翘曲值相比正交实验的各组翘曲平均值下降了41.5%。最后应用Helius PFA的Advanced Material Exchange模块将注塑成型仿真输出的纤维取向信息、翘曲信息及残余应变信息映射到结构仿真模型中去,得到基于各向异性材料的前端模块安装点刚度仿真值。同时对采用顺序阀浇口的浇注系统、冷却系统和最佳工艺参数组合所生产出的样件进行安装点刚度实验。通过将实验结果与应用各向同性材料的仿真结果及各向异性材料的仿真结果进行对比分析和误差分析,得出应用各向异性材料的仿真分析方法相比常规仿真方法具备更高的仿真精度,证明该仿真方法能够为零件的设计提供更高的参考价值。