基于HyperWorks8.0的家用轿车B连接点刚度分析.doc

《基于HyperWorks8.0的家用轿车B连接点刚度分析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于HyperWorks8.0的家用轿车B连接点刚度分析1前言      汽车车身上T形连接点与其它承载件共同形成了一个牢固的车身承载结构。连接点部位对结构的系统影响较大，应当保持有足够的刚度，刚度不足，会导致局部区域出现大的变形，从而影响了车的正常使用。低的刚度必然伴随有低的固有频率，易发生结构共振和声响。      因此在新车研发中应对较重要的连接点处进行刚度分析以此来对连接点处钣金件的形貌、组合方式以及焊点的分布有个初步的评价。文中就是采用有限元分析的方法，对某车型的B连接点进行了刚度分析，为设计

2、生产提供参考依据。      2B连接点有限元模型的建立      2.1分析软件说明      本次分析中采用的是HyperMesh前处理器软件和OptiStruct求解器。HyperMesh是世界领先的、功能强大的独立于求解器的有限元网格划分和模型装配工具，集成于AltairHyperWorks软件包之中。HyperWorks是由美国AltairEngineeringInc.公司开发，目前在世界上的应用非常广泛。      作为世界CAE工业流行的大型通用结构有限元分析软件，OptiStruct是一

3、个快速、精确和稳健的有限元求解器，支持多种线性及非线性分析。通过无缝集成在HyperWorks软件中，OptiStruct为工程师提供了梦寐以求的灵活、快速和先进的功能，这些功能包括线性静态分析、特征值求解、屈曲，频率响应分析和瞬态响应分析以及运动学，动力学，静力学，准静力学和线性化分析等。      2.2平面问题及薄板弯曲      车身的大部分零件是薄板冲压件，板材的厚度h远小于其平面尺寸。薄板的变形与载荷的作用方式有关，当载荷平行于中面(平分薄板厚度的平面)且沿厚度方向不变，可认为是平面应力问题

4、：若载荷垂直于中面，则将引起薄板的弯曲变形。      以薄板的中面为x-y平面，垂直于中面的轴为z轴。在平面应力问题中只有平行于x-y平面的三个应力分量:      σx，σy，τxy=τyz      这三个分量沿厚度h不变，它们只是x和y的函数，与坐标z无关，而其余分量为零。平面应力的物理方程为：       薄板弯曲变形后．中面由平面变成曲面，称为弹性曲面。中面内各点在垂直于中面的方向的位移w称为挠度。当W远小于厚度t时，即满足w/t<1/5时，可以认为中面无线应变也无角应变，此时称为薄板弯曲的

5、小挠度问题。若挠度w接近厚度t的量级，就不能再认为弹性曲面内纤维的长度不变，问题将变为非线性的．这种情况称为薄板弯曲的大挠度问题。工程中的大部分问题是将薄板的弯曲视为小挠度问题，这样可使问题大大简化。薄板弯曲小挠度问题的应力与变形间的物理方程可表示为：   综上所述，由于B连接点附近的车身结构是较复杂的薄板冲压件，在受到载荷的作用的时候，其既存在平面应力问题．又有薄板弯曲问题。所以在实际的工程分析中．均要考虑到这两个方面的作用。2.3单元类型      在建立车身零件有限元模型时．考虑到这些薄板冲压件既

6、能抵抗平行于其平面方向的拉压力，又能抵抗弯曲和扭转的载荷．应选用符合这两种特性的单元类型。而板壳单元具有一定的厚度．能够充分描述这些特征，所以采用板壳单元来建模。      2.4材料定义      车身的材料通常采用薄板钢材．其弹性模量E=2.1*l0*10*10*10*10Mpa，泊松比取μ=0.3，则密度ρ=7.9*l0*10*10kg/m*m*m。在采用板壳单元来建模时,取其薄板厚度为各自实际厚度。      2.5划分网格      左侧B连接点模型的网格划分是采用的HyperWorks中的H

7、yperMesh模块来划分的,充分考虑到硬件条件的提高,以及对网格尺寸的验证选用的网格基本尺寸为2mm。其中节点个数为,单元总数为,四边形单元个数为,三角形单元个数为2477,三角形单元占整个单元总数的百分比为1.43%。翘曲度以及四边形和三角形单元的内角的角度范围都进行了严格的控制，见如图1。图1       2.6单元之间的焊接      在网格生成前并未在布置焊点处增设硬点，故无相应节点进行焊点连接。但Opt提供了网格独立的焊接单元（CWELD）用于连接不匹配的网格，因此在本次分析中使是这种CWE

8、LD单元来模拟冲压件之间的焊点。      3．计算结果和分析      3.1.1B连接点的线性静强度分析 从表1可以看出对B连接点冲击最大的工况为"Y"，注意到其工况的应力值达到了495Mpa，根据企业自身标准和以往车型的经验这个值是过高的。但考虑到网格的划分尺寸由原来的10mm细化到了现在的2mm。根据有限元理论，随着网格的细化计算结果是收敛的。检查过模型发现应力集中部位的网格质量合格，所以这是一处是真实应力。为了验证结果的正确与否，