排气系统运动包络面仿真

步骤一：排气系统有限元模型的建立

n  利用hypermesh、Patran、Ansys等软件建立整个排气系统包括三元催化器在内的有限元模型。本文以hypermesh为例。

n  网格划分使用面单元，单元大小10mm。

n  各连接法兰之间螺栓孔使用reb2固定连接。

n  三元催化器与发动机连接法兰与地面之间采用固定约束。BCs-> constraints->create。

n  排气管吊耳部位,使用reb2约束挂钩附近单元，并使其在悬挂胶处与地面固定约束。

n  排气系统前端金属软管部位，连接点两端管口使用reb2约束后，之间使用三向弹簧连接。弹簧刚度按图纸设置。

n  将划分好网格，设置好边界条件的有限元模型存储为*.bdf文件。Files->export->template。

步骤二：利用Patran计算排气系统模态

n  启动Patran，建立新模型，File->New;输入新的文件名。如：ap11_exhaust。

n  导入Hypermesh中建立的有限元模型。File->import->source->MSC.Nastrannput。

n  单击工具栏Analysis按钮，在下方右侧弹出菜单中选择TranslationParameters，弹出菜单中选择数据输出格式op2。

n  在分析菜单下，单击Solution Type 按钮，选择分析类型NORMAL MODES；在该菜单下，单击Solution parameters按钮设置仿真中参数；弹出菜单中选择ADAMSPreparation。

n  接上，弹出ADAMS输入参数设置菜单中，选择Units->设置ADAMS中单位如上图；设置输出模态数：Num. Shapes to Adams；勾选框选中Creat .out(op2 file) for MSC.Fatigue；下面OutputRequests复选框中选择所有应力。完成后逐级推出至分析菜单。

n  在分析菜单中，输入Job Name:ap11_exhaust；单击Apply提交Nastran计算。计算后在结果目标生产如下图所示的文件，其中ap11_exhaust.out为所需结果文件。

步骤三：生成柔性体中性文件

n  运行MSC.ADAMS Flex工具箱，选择MSC->MNF Translator 选项卡；MSC Input File框中单击右键选择上一步计算生成的ap11_exhaust.out文件；单击开始转换图标生成中性文件。生成的文件在ADAMS计算目录中，文件名为ap11_exhaust_9999.mnf。

步骤四：将柔性体文件导入ADAMS View

n  启动MSC.ADAMS View ，建立新模型，模型位于D：\；建立新的模型名称ap11_exhaust；模型中重力方向为Z向，建立模型后再更改；模型使用单位为国际标准单位，mm-kg-N-s-deg。单击OK建立空白模型。

n  建立模型后，更改重力方向。Settings->Gravity->进入左图界面更改。

n  Build->Flexible Bodies->ADAMS/Flex弹出窗口中输入柔性体名字：.ap11_exhaust.exhaust；选择生成的中性文件ap11_exhaust_9999.mnf；单击OK导入中性文件。

n  双击导入的排气系统，打开柔性体修改菜单，这里可以调整柔性体与后面所建立的刚体之间的耦合关系，查看柔性体模态等。单击Modal ICs按钮，弹出菜单中调整计算中所需要的模态频率范围，禁用200Hz以上的模态。

步骤五：建立排气系统约束

n  选择工具箱中圆形实体按钮，在悬挂点处建立虚拟质量。选中建立的实体，在右键菜单中选择Modify修改实体单元属性，相对排气系统很小可忽略的质量参数。

n  选择工具箱中固定铰链按钮，将建立的实体与排气系统固定在一起；选中工具箱中BUSH按钮，在实体与地面之间建立弹性连接，按实际橡胶吊耳刚度调整BUSH的刚度参数。

n  其他悬挂点同样建立模型

步骤六：建立发动机简易模型

n  选择工具箱中的Marker图标，按实际参数建立发动机质心点位置、发动机各悬置点位置坐标。

n  在发动机质心点建立圆形实体代替发动机，将发动机作为集中质量处理；发动机与地面之间利用BUSH建立连接。同时设置发动机质量参数，悬置点处刚度参数。

步骤七：建立三元催化与发动机间约束

n  参照排气系统悬挂点处约束建立方式，在三元催化器与发动机连接法兰螺栓连接点建立虚拟质量，将其与柔性体固定连接；在将各虚拟质量与发动机之间使用固定连接。

步骤八：导入排气系统与车身可能干涉部件

n  File->Import->….进入文件导入窗口，选择需要导入部件的文件格式、文件所在的位置、文件导入ADAMS后所依附的部件；这里所依附的部件选择地面，导入的几何固定动，通过仿真检查排气系统与其运动关系，判断是否干涉。

步骤九：建立发动机运动副

n  在工具箱中选择运动副，在发动机质心处建立沿整车X Y Z三个方向的三个运动副。分别利用STEP函数输入发动机质心三个方向各个时刻在典型工况校核下的位移数据。

步骤十：排气系统运动仿真

n  依图示进入仿真控制界面，依据实际输入的典型工况的数目设置仿真结束时间，仿真步数设置为仿真时间的两倍。单击开始按钮进行仿真。

步骤十一：查看仿真结果

n  依图示进入结果查看界面，利用+lnc和-lnc两个按钮可以查看每一步排气系统的运动位置，检查其是否与车身部件发生干涉。