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悬置支架动刚度分析流程

2月前浏览2117

一、目的

计算支架的动刚度;规范统一科室关于动刚度的分析设置;验证设计结。

二、使用软件

前处理软件用HyperMesh;求解器使用Nastran;后处理软件用hyperview。

三、几何处理

3.1导入几何模型

通常导入的模型都是x_t、stp或igs格式的文件,因此从UG文件导出解密后的文件应该是这些格式。注意要使模型的长度单位为mm。

如果不确定当前的长度单位为何,则可以用F4对模型测距进行判断(如下图所示)。

3.2几何清理

对于复杂的几何模型,导进来后,常常会出现许多几何错误,如自由边(红色边),面缺失,另外许多微小的对结果关系不大的特征(如小圆角,小倒角)也应该被抑制掉。对于以上问题可采取的对策如下:修补缺失面、合并自由边、抑制微小特征。

四、建立有限元模型

4.1划2D网格(2D->automesh)

选择所有的面(surf),设置合适的单元尺寸,设置划分方法。一般选择size and bias方法+interactive交互模式,这样便于在关键区域(即可能的应力集中区域)加密网格。也可以根据实际情况选择其他方法

4.2检查调整网格质量

一般要求单元要由比较好的质量,对三角形单元来说,理想的单元就是等边三角形,对四边形来说,最理想的就是正方形。有尖角凹角,太细长的单元会导致结果不准确,或者计算失败。

2D-qualityindex。

可以调整网格质量,comp.QI值越小越好。

4.3生成3D网格

如果为薄板件,就只需要建立2D网格即可。

注意应当在生成3D网格前定义好一个存放3d网格的层,并将其设为当前层。如果失败,软件会保存失败单元。相应的对策有:局部聚焦失效单元,检查有无T型连接(三个单元共享一条边)的情况,多余孤立单元。

4.4建立材料及单元属性

建立材料:悬置支架用到的是钢,模态分析选静力学材料卡片MAT1,点击2后,输入材料相关参数,需要的参数有弹性模量E、泊松比Nu、密度Rho,参数如下图:

创建单元属性:是说明所画的网格是1D,2D还是3D的,然后进一步设置所画单元的其他属性,如把刚才创建的材料属性放进来,还有2D的单元厚度等信息。在8.0版本里这个可以直接在创建comp的时候创建2D单元厚度等信息,在10.0版本里comp的无法设置,要在单元属性(property)里面设置。

4.5给模型赋材料

点击comps,选中需要赋材料的组件,然后参数设置如下:(8.0版本里直接在创建comp的时候选取card image是2D单元还是3D单元,和材料是什么,但是在10.0版本的,这个都被归到了property里面,在comp里面直接选取property就可以包括这2项了。)或者点击创建property,在里面选取对象,再选取对应的属性。

4.6建立连接关系

根据UG模型中的连接关系,采用rbe2将各质点连接到相应的地方。

4.7建立约束

在支架底座六个螺栓孔处建立rbe2,采用单点约束将螺栓孔中心的六个自由度全部约束住。

点击node,选中需要进行约束的节点,约束方向相同的可以一起选,然后按照图中所示操作。

五、创建单位载荷层

创建完后点击creat/edit,这个层是用来放下一步创建的单位载荷。分别创建3个层,命名为unitload-x,unitload-y,unitload-z,因为要分析X,Y,Z三个方向的动刚度,就需要在3个方向分别创建单位载荷。

六、创建单位载荷(darea)

分别在上面创建的3个loadcollector里面创建对应方向的3个单位力。

七、创建频率范围表格(Tabled1)

下图X(1)和X(2)表示加载的单位力的频率从0到2000HZ,而Y(1)和Y(2)表示与之对应的力的放大倍数。

八、创建频率载荷(Rload2)

一起创建3个rload2,分别为X,Y,Z三个方向,分别将力与频率封装在一起。

九、设置求解频率(Freqi)

求解的频率就是指加载的单位力从20HZ开始计算,每隔20HZ再次计算,一直计算99个频率下的单位力。

十、创建loadsteps

创建3个loadsteps,分别计算3个方向的动刚度。

十一、创建输出点集

十二、设置求解参数

Card image下方勾选Output以及Output下级选项Velocity。Velocity下级选项中勾选Arguments,再下一级勾选2 、Arguments3。将VELopts切换到SetID。Punch为输出结果文件为pch文件。

十三、输出有限元模型

输出格式为.bdf,在export里选择displayed来输出,这样就只输出被显示的部分。

十四、将模型导入Nastran求解

scr=yes:是删除dball文件,这个文件是计算过程文件,没什么用,文件较大,占磁盘空间。求解后生成结果文件 *.pch。

十五、后处理

15.1打开hyperview

15.2切换到hypergraph模式

15.3导入结果文件

十六、建立曲线

十七、计算动刚度Mobility

后处理曲线上的公式为:X=[ p1w1c1.x],Y=[ 20*log10(p1w1c1.y/1000)]P1w1c1.y表示如第一个图里面左上方画红圈部分里面的p1图下的w1图下的c1图的y值。

十八、建立1000N/mm的动刚度曲线

后处理曲线上的公式为:X=[ p1w1c1.x],Y=[20*log10(6.28*p1w1c1.x/1000/1000]。

十九、建立10000N/mm的动刚度

后处理曲线上的公式为:X=[ p1w1c1.x],Y=[20*log10(6.28*p1w1c1.x/10000/1000]。

二十、结果

备注:关于动刚度与mobility关系,

动刚度=F(ω)/L(ω)

Mobility=V(ω)/F(ω)

可以看出mobility=jω/动刚度,ω=2πf=6.28f,

上面的计算公式:Y=20*log10(mobility/1000)只是一种处理方法,可以把动刚度的曲线处理成一条单调递增的线,好对比。里面的除以1000是把单位mm转化成m。在前面的hypermesh里面我们一般都是用mm。

傅里叶变换:(时域与频域之间的转换)

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以上仅展示部分。


来源:汽车NVH云讲堂
ACTHyperMeshHyperViewNastranSTEPS静力学几何处理汽车材料NVH螺栓
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首次发布时间:2024-09-15
最近编辑:2月前
吕老师
硕士 28年汽车行业从业经验,深耕悬置...
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