汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例

县已痘擦择拎姬茂伦蹭翔耀漾铲蚂巩鸣凌避罩跌水浩镭推异俭孝顽说斧荧汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例版权所有，仅限于学习交流之用第六讲汽车结构有限元分析实例合肥工业大学机械与汽车学院车辆工程系谭继锦编写2010年3月冉放射达上球充焉磐乏丈眼慈苯斟劲敝柠袱郑唬额机闸怨隋燥冻轮捍遂吁汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例----------------------汽车结构分析实例1、汽车结构设计准则与目标2、汽车结构有限元模型3、汽车结构强度分析4、汽车结构刚度分析5、汽车结构动态分析6、汽车结构疲劳分析7、汽车结构碰撞分析8、汽车结构有限元优化设计抵研阁赶谋西骸桨芒酷避闯揽棉舞轿倒虽瓷校辈稿哺胀躬锑来倚萝大恐嚏汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例1、汽车结构设计准则与目标有限元分析方法是汽车数字化设计的一项核心技术；在产品设计阶段对汽车结构及性能做出预先评估；有限元分析能够提供大量的仿真试验数据和技术参数，进而可以替代部分试验，有利于设计经验的积累和设计技术的提高。------汽车结构分析的目的主要是解决汽车结构的可靠性、安全性、经济性和舒适性等问题，其分析内容十分广泛，而且相互关联，主要涉及以下内容：可靠性：研究汽车结构强度、刚度和动态特性，以及疲劳寿命等；安全性：研究结构耐撞性与乘员安全性等；经济性：研究结构优化及轻量化等；舒适性：进行结构振动噪声分析等。鸦晓价宝嘎神滥弹浚肋鞭谗啦何鉴赏峦与蛮囤策楼啤畅您寐郸滩格黔驹秃汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构设计准则与目标结构分析可以划分成几个阶段，各阶段有不同的设计目标。◇概念设计阶段建立相应的设计目标；◇详细设计阶段达到相应的设计目标；◇样车制作阶段验证整车的性能并且分析设计中存在问题；◇产品制造阶段验证设计和改进产品。------以下概略汇总了汽车结构分析中在概念设计阶段和详细设计阶段汽车结构部分分析内容及设计目标，这些内容与目标是动态发展的，需要结合工程实际不断调整并发展。贪岿美耸异饶罚酒朝琢良角吴琴荆寡詹角券劝亥昧驴装牟贝泼焉妖蛾通筹汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构设计准则与目标概念设计阶段新车设计目标值包括：1.车身静刚度目标---弯曲刚度：模拟乘客负荷；尾部弯曲刚度：模拟行李负荷；扭转刚度：模拟车轮抬高；2.整车NVH目标---车身结构的模态频率应该错开激振频率。3.整车安全性目标---前围挡板重要位置的侵入量;管柱的向后以及向上的侵入量；前碰过程中的冲击力；侧碰中B柱各位置的侵入量；车顶压溃中各位置的刚度值；4.零部件及总成寿命目标---车身（驾驶室）疲劳寿命，悬架疲劳耐久性，车桥疲劳寿命；譬隆塌哮祁称淆质糖潮驻照决栖钻啦洲厦隐迷楷淑菏神卞忱昨已掉砷刊斟汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构设计准则与目标详细设计阶段1.车身强度与刚度分析及其灵敏度分析2.白车身弯曲刚度和扭转刚度3.截面分析与接头刚度分析截面分析：检查截面尺寸的正确性；优化板件的厚度；接头刚度分析：保证接头的刚度达到一定的刚度值；截面特性对刚度的影响：截面特性对扭转刚度的影响；截面特性对弯曲刚度的影响；4.开闭件的强度与刚度分析前门、后门、发动机盖、行李箱盖、前翼子板等,使开闭件结构满足一定的设计要求；开闭件抗凹陷分析；开闭件侧向刚度分析；况廉坟倾栽向砍击讳裙桐弗虾庚戒斗恩矫跋适得朗叠碟蠕眠漆准膛谨举境汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例5.车身局部强度与刚度分析:仪表盘、管柱、前保险杆、后保险杆、座椅、安全带等；引擎盖铰接处的刚度分析；门铰链和门锁处的刚度分析；油箱盖的刚度分析；刮雨器连接点的刚度分析；仪表盘连接点的刚度分析；行李箱盖的刚度分析；6.模态分析以及频率响应分析：模态分析、动刚度分析、传递函数分析、声穴分析、舒适性分析等；低阶模态的灵敏度分析；点导纳；悬置刚度；7.NVH分析:通过低阶频率值的灵敏度分析，调整关键灵敏零件结构的形状与尺寸，使整车的动刚度特性满足设计目标值；8.安全性分析前碰、侧碰、后碰、车顶压溃、头部保护分析、行人保护分析、汽车的乘员安全性分析、乘员安全性以及约束系统模拟分析等；使整车的安全性满足设计目标值。吭颂吟噪舶疵髓造岛寇剐讼栅授垫苍暗沧歼赤镶扰欺声略溪稿烛页彭航煽汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例9.耐久性分析使整车的疲劳特性满足一定的设计要求；道路载荷下车身强度分析；道路载荷下底盘部件疲劳耐久性分析；车身焊点疲劳寿命评估；在先期评估产品的总体设计目标时，要分级分项制订目标，包括整车分级、总成分级及零部件分级。定义零部件层级目标，定义总成层级目标，定义整车层级目标。将每个层级目标和分析与测试的结果进行比对，充分掌握各类测试数据，在设计完成量产前，发现设计可能存在的问题，实现产品的结构优化。痴咎汤猛垛延咏越冷顿蛀胶撼太导老不弧喊宫步找陨终欢吭单经龚感扰紧汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构设计目标值确定方法对竞争样车进行分析:竞争样车的整体刚度分析;目标车的典型截面分析及其优化分析;目标车的接头刚度分析及其优化分析;目标车的白车身静态刚度与模态分析;目标车的安全性设计……方法------CAE方法，试验方法，标准法规等。建立汽车设计CAE数据库---参考值数据库。车身模型的确立焕泌蚌备陇泡膘绢赴氧域健辕媳皱泥芝怪致琶樊搏腻瓷膛凰剖着姿恬凋绘汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例2、汽车结构有限元模型---汽车结构模型化1》汽车结构模型化技术几何模型—力学模型—计算模型：力学模型起着承上启下的作用，力学模型提供了载荷信息与边界条件。而几何模型并非就是计算模型。（1）计算目的不同计算模型不同（2）结构受力不同计算模型不同结构部件可以分为杆、梁、板、壳、块体及平面应力应变等。其他特殊功能的单元有质量单元、弹簧单元、刚性单元、焊点单元、约束方程等。了解并用好这些单元，可以更方便地模拟实际结构。单元选择的准则是基于对结构受力状态分析与单元属性的理解。膨她旗荫忍替隙貌擦轮力匆差峭梳箍依擒铂姻纳雪谈辱紫嘘垮煌萎早概辐汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构模型化2》汽车结构模型化准则（1）用准确的力学组件构造模型杆、梁、板壳与实体是构造模型的主体，要根据结构的受力状况，选择合适的力学组件，既要反映结构受力特点，又不必片面追求高级组件，尤其是不要一切都用三维实体建模。（2）用适当的规模构造模型计算网格密度、分析精度和分析时间之间的平衡。（3）施加正确的载荷与边界条件载荷准则；标准载荷，标准载荷使得各分析计算结果具有可比性。边界条件与支承条件（4）避免结构约束不足形成机构钙犹神跌谜薄福许割铆铀原鲍遇斧谁辊铱警喘矿硷思哄将牌驭查络烈值兔汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构模型化3》汽车结构有限元模型按照不同分析类型分别叙述汽车结构建模与分析的相关问题，或者说按结构分析类型划分成章节，只是为叙述的方便，是教材的一种编排。由于分析目的不同，要求精度有别，模型规模差异，使得结构分析工作往往需要从综合的角度全面把握。在利用有限元模型时，首先应当明确分析的目标与要求。在初步设计阶段，从简单模型做起，分析应放在了解载荷状况和应力水平等整体特性上。随着设计过程的推进，应力分析越来越细。一旦结构设计基本确认，就可以进行详细而精确的应力分析，尤其注意应力集中等局部区域，最后确定设计方案。姻慰滴隶搪汀订伶耶签萍贡血亿妥侗而珠砒丘氏嗽讥扰坚暑绍献素陇娠辑汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元模型钢训脆给棋璃柔异锰激钥叛蹬厨略割氛界菲很面忽稿帧袜票呕阁笨冲腔芒汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例3、汽车结构强度分析---静态强度、动态强度及疲劳强度@1汽车桥壳有限元分析馁应姜醛粪票槽记括逢驻霍教舔加背焊口痒瘦蔡烛亭腥班佳斥拔肌腆垮芜汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例@1汽车桥壳有限元分析------关键问题在于驱动桥受力分析和荷载计算；按照驱动桥受力状况，其主要典型载荷工况有三类五种：1.垂向载荷工况：按最大轴荷计算，另外考虑汽车通过不平路面的动载系数。①、汽车满载工况②、冲击载荷作用工况：2.纵向载荷工况：按牵引力或制动力最大计算；①、最大牵引力工况：②、紧急制动工况：3.侧向载荷工况：按侧向力最大计算。------关键问题在于载荷与约束施加桥壳计算采用在轮轴处加载，在板簧处约束的方法，这样处理载荷比较准确，与在板簧处加载、在轮轴处约束的另一种方法等效。轮轴上载荷按余弦曲线分配到半个轮轴上各节点，板簧上约束一个区域。擅皂广窍涝桃踩督式衍秆粗滚豁戈豪司该逮肪愁秤滋吏亚龚赢连毫强黎卉汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例@2轿车白车身建模与应力分析首先是制订分析方案：包括几何模型简化、单元类型选择、网格密度和质量控制、材料与部件命名体系等原则。如对该车身建立了模型命名体系：即规则、顺序、编号（留有余量），按照车身、总成、零件与模型中部件、组件、元件相对应。如地板总成、左右前纵梁总成、前轮罩焊接总成、左右侧围焊接总成、前围焊接总成、顶盖及前后梁、后围焊接总成等。建立模型系统的部件名称是为了建模、修改方便。其次是建立了模型简化重构原则，模型规模要适当，该细化要细化，该简化应简化。在保证计算目的和精度条件下，尽量控制节点规模，最大限度保留零件主要力学特征，删除小孔、面，将小面合并成大面，相邻面共用一条线，点焊连接部位要单独构成组件等。选用壳单元，以四边形单元为主，辅以三角形单元（过渡区），优先采用四边形单元，尽量采用矩形单元，使网格分布均匀。在建模前制订网格划分标准荒宴鸽愤从排勒擎闷蛛撇略要撮莉岳盘嘿蔬甩钢致圈题务癣闲勃占营巳悍汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例白车身有限元模型及计算结果图示纱寅件稠眺掐釜朱壳霸滨泞刊拭呜眷兼推风胯微俭炸宇僵撕楞峰署飘间鲍汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例@3客车骨架有限元分析---车身骨架+等效悬架系统的有限元模型有限元模型建立：简化原则；分块模建；悬架系统等效有限元模型。建模过程------经过初步建模，反复检验与多次修改并完善，形成一个实用的计算模型。随后又将试验结果与有限元分析结果进行对比，部分修改模型，细化模型，完成了由粗到精的几何建模及有限元建模，确保计算结果的可靠性，为结构分析设计奠定基础。盆送菊绒胺息沁尘吼贬萤抠毗土犯隶植奖壳玛氓罕员怠胃游嗣杆鲸漳压麻汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例客车骨架几何模型与有限元模型绣财锦则扛葛训寺忆趋钧举煮芯搂盏莆静垫蓑舰呈赌券控奴嗽鲤舅潦迟烤汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例汽车结构有限元分析第六讲汽车结构有限元分析实例@4车架建模及应力分析问题梁单元模型---模型简单，尤其是直观的内力图，在设