HyperMesh-Nastran-Femfat联合仿真在汽车零部件疲劳分析中的应用

导读:

有限元法在机械结构模态、强度和刚度分析方面因具有较高的计算精度而到普遍采用,特别是在材料应力-应变的线性范围内更是如此。

主机厂和汽车设计公司通过建立高性能的计算机辅助工程分析系统,其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用,在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。


CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有:

模态 、刚度 、强度 、NVH分析 、机构运动分析等;而车辆碰撞模拟分析金属板件冲压成型模拟分析疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高,已投入实际使用,完全可以用于定性分析和改进设计。

前不久,笔者在仿真秀平台原创首发的整车结构模态刚强度联合仿真,它通过使用Hypermesh软件作为有限元前处理工具,以Nastran软件作为模态、刚度、强度和振动分析仿真工具,以Femfat软件作为电池包振动疲劳仿真工具,建立有限元仿真分析模型,最终使用Hyperview软件实现对汽车零部件模态、刚度、强度和振动疲劳等工况结果进行查看和评估,课程讲解详细,有助于学者能够快速掌握有限元学习要点。借此机会和大家分享整车结构模态刚强度联合仿真的流程与案例。



一、几何清理

利用Hypermesh软件对模型进行前处理:

对于结构刚强度仿真,模型中的部件等对系统影响较小可舍弃;对于系统影响较大的零件几何特征可以适当简化,如倒角结构、结构对齐等。简化完成后,检查整个模型是否有干涉和其他问题,如有问题,可用Hypermesh软件对其进行修复,如无问题,可利用中面抽取工具对模型进行中面抽取。中面抽取后就要进行几何清理:


1、 对螺栓孔周边以及倒角等敏感部位单元

边长不小于3mm,3-5mm之间的单元数量小于单元总量的3%,实体单元平均尺寸3mm(2-4mm),用六面体单元。


2、 单元质量

翘曲 warpage≤ 15
长宽比 aspect≤ 5
对角线余角 skew≤ 60º
最小角 minangle≥ 45°
最大角 maxangle≤ 135°
雅可比 jacobian≥ 0.6
三角形单元百分比< 1 5 %


整个模型三角形单元数≤15%,除结构限制外,不允许有两个以上三角形单元相邻;



3、 R4以下的安装孔以4个节点模拟,R4以上的至少6节点;




4、 R5以下倒角忽略,用一层单元表示;宽度大于8mm,用2层以上单元表示;



5、 焊点用connector建立 ,并包含焊接各层的信息,焊接边至少2排单元;

6、 焊点各层的节点投影对齐 ,焊点类型acm;

7、 焊缝用rbe2单元连接,上下两层;

8、 底盘钣金件用5*5的SHELL建模,单元节点对齐;

9、包边:外包零件和被包零件初始连接处共节点,包边仅有中间一层单元;





10、螺栓连接:RBE2和BAR单元共同模拟/或者仅仅使用rbe2


11、粘胶:上、下单元与连接零件节点对齐,用实体单元adhensive


12、集中质量采用MASS质点;


13、接触厚度(干涉检查)


14、每个零件要进行法向、自由边检查,法向一致,不能有自由边;


15、仪表板、闭合件内饰的卡扣采用RBE2模拟。


经过以上处理,可以得到未经连接的有限元模型,此时模型中每一个零部件都是独立存在的,尚未简历连接关系,如下图所示:





二、模型装配连接

通过分析数模的结构组成及各部件的作用进而决定对部件的保留、简化、和连接关系,在尽可能保证仿真精度的情况下,通过简化减少网格的数量同时提高网格质量,提高计算效率,但是零部件之间的连接关系能够对仿真结果起到很大作用和影响,因此需要准确对模型进行连接设置。下图是连接后的模型。常见的连接包括焊点、胶粘、缝焊和螺栓。




三、有限元边界条件设置

为了使仿真结果更加合理,有限元模型必须建立科学的边界条件。主要有以下边界条件:约束(单点约束SPC、多点约束MPC)等、载荷(集中力、均布力、力矩)等。




四、 仿真分析

以Nastran软件作为模态、刚度、强度和振动分析仿真工具,以Femfat软件作为电池包振动疲劳仿真工具,建立有限元仿真分析模型,最终使用Hyperview软件实现了对汽车零部件模态、刚度、强度和振动疲劳等工况分析结果查看。



五、 案例截图


1、前悬架约束模态(如下图):


2、白车身自由模态分析(如下图):



3、车门约束模态分析车门扭转、窗框和安装点刚度分析(如下图)




4、白车身刚度分析含刚度曲线绘制(如下图)



5、液压工作台强度分析(重力场)(如下图)




6、液压拖撑支架强度分析(集中力)(如下图)



7、重卡空调支架频率响应强度分析(频响强度)(如下图)




8、下摆臂强度分析(惯性释放)(如下图)



9、动力电池包随机振动分析和动力电池包振动疲劳分析(振动疲劳)(如下图)



10、前悬架瞬态响应分析和前纵梁屈曲分析(瞬态响应和屈曲分析)(如下图)





免责声明:本文系网络转载或改编,未找到原创作者,版权归原作者所有。如涉及版权,请联系删

QR Code
微信扫一扫,欢迎咨询~

联系我们
武汉格发信息技术有限公司
湖北省武汉市经开区科技园西路6号103孵化器
电话:155-2731-8020 座机:027-59821821
邮件:tanzw@gofarlic.com
Copyright © 2023 Gofarsoft Co.,Ltd. 保留所有权利
遇到许可问题?该如何解决!?
评估许可证实际采购量? 
不清楚软件许可证使用数据? 
收到软件厂商律师函!?  
想要少购买点许可证,节省费用? 
收到软件厂商侵权通告!?  
有正版license,但许可证不够用,需要新购? 
联系方式 155-2731-8020
预留信息,一起解决您的问题
* 姓名:
* 手机:

* 公司名称:

姓名不为空

手机不正确

公司不为空