一種汽車拉桿式懸置的有限元分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種汽車拉桿式懸置的有限元分析方法，其包括：（1）三維幾何模型建立及處理；（2）網格劃分；（3）邊界條件處理；（4）求解計算；（5）計算結果評價及結構優(yōu)化。采用本發(fā)明的分析方法，可提高拉桿式懸置分析精度，縮短分析周期，更好的指導懸置設計開發(fā)。
【專利說明】一種汽車拉桿式懸置的有限元分析方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機輔助工程(CAE)【技術領域】，具體涉及一種拉桿式懸置分析方法?！颈尘凹夹g】
[0002]在當今汽車工程領域，CAE (計算機輔助工程)已得到廣泛運用。成為汽車開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、支持產品開發(fā)的一種有效工具。其中，有限元方法在分析結構應力、應變、變形、振動、溫度及疲勞等方面能達到較高的精度，能解決工程開發(fā)過程中多方面的問題。
[0003]運用有限元方法時，需將一個連續(xù)的結構離散為若干個單元，并通過單元的節(jié)點相互連為一個整體。以節(jié)點的某個量作為未知量，通過假設單元的近似函數(shù)來表示待求的未知量。通過變分原理得到未知量的方程組。然后利用數(shù)值方法得到解答。而連續(xù)結構離散的效果與邊界條件(有限元分析模型)是影響近似解精度的重要因素。
[0004]汽車懸置系統(tǒng)作為連接發(fā)動機與車身關鍵零部件，其主要作用是使發(fā)動機振動與車體振動能有較好的解耦，同時對來自車體外部沖擊進行緩沖，以保證發(fā)動機能夠正常工作。而實際行車路況往往復雜而又惡劣，對動力總成懸置系統(tǒng)進行分析是汽車開發(fā)很重要的一項工作。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明目的為提高拉桿式懸置分析精度，縮短分析周期，更好的指導懸置設計開發(fā)，提供一種汽車拉桿式懸置的有限元分析方法，以符合產品開發(fā)的要求。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術方案具體如下:
1.三維幾何模型建立及處理
運用三維建模軟件，建立三維懸置模型。利用有限元軟件對幾何模型進行必要的處理:在螺栓凸臺面，以該處螺栓公稱直徑的兩倍為直徑作圓，沿該螺栓安裝面法線方向切割該螺栓安裝面。
[0007]2.網格劃分
首先，預估結構可能存在的風險區(qū)域，風險區(qū)域一般在結構突變、加強筋及圓角等處。對于該區(qū)域進行網格加密處理；然后，保證關鍵圓角、倒角處分布三到四層網格；結構關鍵特征輪廓需清晰，不可嚴重失真。最后，網格質量需滿足分析要求。
[0008]3.邊界條件處理
在懸置與發(fā)動機機體連接螺栓孔處建立彈簧單元，該單元各方向剛度采用懸置與發(fā)動機機體連接螺栓孔的動剛度；將拉桿質量通過等效原理，作用與拉桿與懸置連接的中心。
[0009]4.求解計算
利用有限元求解器，對完整的模型進行求解計算，得到懸置固有頻率、懸置極限工況下靜強度、懸置疲勞強度、懸置與相鄰部件連接面的接觸特性結果；
5.計算結果評價及結構優(yōu)化 對計算結果進行評價，內容包括懸置固有頻率、懸置極限工況下靜強度、懸置疲勞強度、懸置與相鄰部件連接面的接觸特性；對于不滿足設計要求的，需對結構進行合理優(yōu)化。
[0010]所述對結構進行優(yōu)化是，對于懸置固有頻率不滿足設計要求時，通過增加加強筋或運用拓撲優(yōu)化工具，優(yōu)化結構剛度使其滿足要求；對懸置極限工況下靜強度、懸置疲勞強度不滿足設計要求時，優(yōu)化加強筋的尺寸和布置，圓角的大?。粚抑门c相鄰部件連接面的接觸特性不滿足設計要求時，需要修改連接螺栓的尺寸與等級。
[0011]采用本發(fā)明的分析方法，可提高拉桿式懸置分析精度，縮短分析周期，更好的指導懸置設計開發(fā)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1分析方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合圖1對本發(fā)明涉及的分析方法作進一步說明:
參見圖1，一種拉桿式懸置有限元分析方法，其過程如下:
首先建立懸置的三維幾何模型，并利用HYPERMESH軟件quick edit面板對幾何模型進行必要處理，為有限元網格劃分作準備。必須的幾何處理主要包含:在螺栓凸臺面，以該處螺栓公稱直徑的兩倍為直徑作圓，沿該螺栓安裝面法線方向切割該螺栓安裝面；刪除非關鍵的倒角、圓角等細小特征。
[0014]然后,利用HYPERMESH軟件automesh面板與tetramesh面板劃分懸置結構有限兀網格。一般2D單元采用一階三角形單元，3D單元采用修正的二階四面體單元。為真實模擬懸置實際狀態(tài)，在網格劃分時需:預估結構可能存在的風險區(qū)域，及懸置分析關注部位，對該區(qū)域進行網格加密處理；同時保證關鍵圓角、倒角處分布三到四層網格，結構關鍵特征輪廓清晰，不可嚴重失真。懸置網格質量需滿足分析要求。
[0015]其次，根據(jù)懸置工作條件、結構特征在前處理軟件HYPERMESH中施加邊界條件。
[0016]I)利用HYPERMESH軟件，在懸置與發(fā)動機機體連接螺栓孔處建立cbush彈簧單元，并設置該單元各方向剛度屬性等于懸置與發(fā)動機機體連接螺栓孔的動剛度；
2)將拉桿質量通過等效原理，通過HYPERMESH軟件建立質量單元作用于拉桿與懸置連接的中心；
3)根據(jù)拉桿內橡膠布置與懸置工作狀態(tài)，利用HYPERMESH軟件，建立跨度約為60度的RBE2剛性單元；
4)利用HYPERMESH軟件，通過建立RBE2單元使懸置中心與懸置結構連成一體，在懸置中心施加極限工況作用力；
最后，提交建立的分析模型，通過ABAQUS軟件的求解器進行求解。根據(jù)計算結果，分析懸置的固有頻率、懸置極限工況下靜強度、懸置疲勞強度、懸置與相鄰部件連接面的接觸特性。如其中某項不滿足相應的要求，則需分析造成該結果的主要影響因素，并采取相應的優(yōu)化措施進行優(yōu)化，直到懸置各功能、技術指標滿足要求。
【權利要求】
1.一種汽車拉桿式懸置的有限元分析方法，其包括以下步驟: (1)三維幾何模型建立及處理 運用三維建模軟件，建立懸置的三維模型，并對模型進行處理，包括:在螺栓凸臺面，以該處螺栓公稱直徑的兩倍為直徑作圓，沿螺栓安裝面法線方向切割該螺栓安裝面；刪除非關鍵的倒角、圓角等細小特征； (2)網格劃分 首先，預估結構可能存在的風險區(qū)域，風險區(qū)域一般在結構突變、加強筋及圓角等處，對于該區(qū)域進行網格加密處理；然后，保證關鍵圓角、倒角處分布三到四層網格；對結構關鍵特征輪廓要求清晰； (3)邊界條件處理 在懸置與發(fā)動機機體連接螺栓孔處建立彈簧單元，該單元各方向剛度采用懸置與發(fā)動機機體連接螺栓孔的動剛度；將拉桿質量通過等效原理，作用于拉桿與懸置連接的中心； (4)求解計算 利用有限元求解器，對完整的模型進行求解計算，得到懸置固有頻率、懸置極限工況下靜強度、懸置疲勞強度、懸置與相鄰部件連接面的接觸特性結果； (5)計算結果評價及結構優(yōu)化 對計算結果進行評價，內容包括懸置固有頻率、懸置極限工況下靜強度、懸置疲勞強度、懸置與相鄰部件連接面的接觸特性；對于不滿足設計要求的，需對結構進行優(yōu)化。
2.根據(jù)要求I所述的汽車拉桿式懸置的有限元分析方法，其特征在于；所述對結構進行優(yōu)化是，對于懸置固有頻率不滿足設計要求時，通過增加加強筋或運用拓撲優(yōu)化工具，優(yōu)化結構剛度使其滿足要求；對懸置極限工況下靜強度、懸置疲勞強度不滿足設計要求時，優(yōu)化加強筋的尺寸和布置，圓角的大小；對懸置與相鄰部件連接面的接觸特性不滿足設計要求時，需要修改連接螺栓的尺寸與等級。
【文檔編號】G06F17/50GK103678749SQ201210358445
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月24日 優(yōu)先權日:2012年9月24日
【發(fā)明者】徐發(fā)揚, 楊懷剛, 景建敏, 胡鐵剛, 邵顯龍 申請人:重慶長安汽車股份有限公司