69-cae技术在某发动机下护板国产化中的应用(2009cae)

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1、第五届中国CAE工程分析技术年会论文集CAECAE技术在CAE技术在某某某发动机某发动机下护板国产化中的应用王萍萍夏汤忠神龙汽车有限公司技术中心整车部武汉经济技术开发区神龙大道165号430056摘摘摘摘要要要要：：：：本文运用线性与非线性两种计算方法对某发动机下护板的刚度进行了对比分析，研究了某下护板的结构非线性，总结了在对零部件进行刚度计算时，如何选择正确的计算方法来保证产品功能质量。经过优化设计的零件，单车可降成本达40多元。关键词：：：发动机下护板：刚度线性几何非线性AnApplicationofCAETechnologytotheLocalizationof

2、某某某-Motor-bottom-panelWangPingping,XiaTangzhongAbstract:stiffnesscalculationof某Motor-bottom-panelwasmadebytwomethods:linearandnonlinear.Thestructurenonlinearwasstudied.Choosingacorrectmethodtocalculatethestiffnesswasimportanttoensurethecorrectnessoftheresults.Somorethan40rmbwassavedperv

3、ehicleafteroptimizingthemotor-bottom-panel.Keywords:motor-bottom-panel,stiffness,linear,nonlinear引引引言引言言言现代汽车产品的设计，随着汽车产品市场的发展和要求的不断提高，其产品设计的时间、成本正在快速地缩短和降低，其整车的开发、上市周期已经从5年到24个月。这些变化主要得益于CAE技术的应用。在公司的国产化降成本活动中，充分利用CAE技术，对国产化的发动机长玻纤塑料下护板进行设计计算分析来保证其刚度性能满足产品功能技术规范的要求。本文结合塑料材料的特点，对发动机下护板的

4、刚度进行了有限元计算，并通过对计算结果的分析，提出优化设计方案来保证性能满足应有的性能标准同时又能大大地降低了产品的制造成本。同时以下护板刚度为对象，研究线性非线性两种计算方法的原理、特点、应用。1发动机下护板1.1工况汽车在高速行驶时，下护板作为底盘的外部零件承受了一定的风载，可以等同与均布压力，压力的计算公式如下所示，2P=0.5*Ro*V*KpR0——空气密度V——最大车速Kp——压力系数3其中R0=1.225kg/m，V=250km/h，压力系数Kp如图1所示，下护板不同区域所受的均415第五届中国CAE工程分析技术年会论文集布载荷方向大小各不相同。载荷计算结

5、果见表1：图1Kp压力系数分布图表1各区域压力值0.2-0.2-0.5-0.8Kp（N/mm2）0.00059-0.00059-0.00148-0.002361.2刚度标准要求发动机下护板在车速为250km/h，高温环境，风载作用下，最大位移小于10mm。2有限元模型的建立采用5mm大小的网格来进行有限元网格划分，以获得比较高的计算精度。如图2所示模型，单元数40025，其中三角形单元0.6%，网格质量较高。全约束6个方向自由度约束z方向自由度图2下护板有限元模型2.1约束处理如图2所示，对下护板的9个安装孔，全约束6个方向自由度；卡进环境件的搭接面：约束z向移动。2

6、.2载荷处理416第五届中国CAE工程分析技术年会论文集按图1定义的区域和表1的计算结果，在下护板的不同区域施加对应的均布载荷。3下护板刚度的线性计算3.1线性计算线性静力分析问题是整个结构有限元分析的基础。它主要由以下步骤完成：(1)结构的离散化。结构的离散化是有限元分析的第一步，它是有限元方法的基础。这一步是把要分析的结构划分成有限个单元体，并在单元制定位置设置节点，把相邻单元在节点处连接起来组成单元的集合体，以代替原来的结构。(2)选择位移函数。为了能用节点位移来表示单元内任何一点的位移、应力和应变，首先假定单元内任意一点的位移是坐标的某种简单函数，称之为位移函

7、数。也即：{f}=[N]{d}(2－1)e式中{f}为单元内任意一点的位移列向量，{d}为单元的节点位移列向量，e[N]为形状函数矩阵。(3)分析单元的力学特征利用弹性力学的几何方程，可以导出用节点位移表示的单元应变：{e}=[B]{d}(2－2)e式中的[B]为几何矩阵。利用物理方程，可以导出用节点位移表示的单元应力：{s}=[D][B]{d}(2－3)e利用虚功方程建立作用于单元上的节点载荷和节点位移之间的关系式，即单元的刚度方程，从而导出单元的刚度矩阵：{P}=[K]{d}(2－4)eeeT[K]=[B][D[]B]dv(2－5)e∫v式中[K