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近年來(lái)隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車的所有支撐零部件的承載能力以及工作可靠性的要求越來(lái)越高，應(yīng)用有限元技術(shù)支撐零部件進(jìn)行強(qiáng)度分析是非常重要和必要的。汽車駕駛室行駛記錄儀與收放機(jī)固定支架是汽車駕駛室內(nèi)的重要支撐件，由于支架是薄殼結(jié)構(gòu)，它的抗扭和抗彎剛度都很差，為提高支架性能，應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行有限元分析，根據(jù)分析結(jié)果，決定結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施。
本文以某公司汽車駕駛室行駛記錄儀與收放機(jī)固定支架為研究對(duì)象，應(yīng)用Pro /E三維建模軟件建立其幾何模型，利用HyperMesh建立其有限元分析模型，分析該固定支架的剛度和強(qiáng)度。判定行駛記錄儀與收放機(jī)安裝固定方式能否滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)也為結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
在利用HyperMesh進(jìn)行有限元建模時(shí)，需要注意以下：
1)導(dǎo)入CAD幾何數(shù)模(Pro/E, UG, CATIA等)時(shí)，在模型導(dǎo)入前去掉某些不必要的零件，并對(duì)一些復(fù)雜模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，忽略對(duì)整體力學(xué)性能影響較小的幾何細(xì)節(jié)，如直徑較小的工藝孔、過渡圓角或倒角以及搭接邊上較小的凸臺(tái)等。
2)如果導(dǎo)入的CAD模型是較薄的板筋件，則需要利用HyperMesh的MidSurface(中面抽取)功能對(duì)其進(jìn)行提取中面。
3)從CAD導(dǎo)入的曲而模型或抽取的中面往往存在缺面、有縫隙、重疊、錯(cuò)位等缺陷，則需要在HyperMesh的Geom模塊下進(jìn)行幾何清理和修復(fù)、補(bǔ)而、消除錯(cuò)位和小孔，壓縮相鄰曲而之間的邊界，消除不必要細(xì)節(jié)，以提高網(wǎng)格劃分的質(zhì)量。
4)有限元網(wǎng)格剖分時(shí)，應(yīng)根據(jù)分析的目的并結(jié)合模型的特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)膯卧愋�，并根�?jù)計(jì)算機(jī)的能力和要求的精度確定合適的單元尺寸。
5)單元質(zhì)量對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果有較大影響。在有限元網(wǎng)格劃分時(shí)，檢查并控制單元的質(zhì)量參數(shù)顯得尤為重要。對(duì)汽車行業(yè)里的結(jié)構(gòu)分析來(lái)說(shuō)單元質(zhì)量可要求如下：四邊形單元的Aspect Ratio(單元長(zhǎng)寬比)不大于5；單元內(nèi)角在450135之間；Warp Angle(單元翹曲角)不大于100；對(duì)三角形來(lái)說(shuō)，單元內(nèi)角之間。單元尺寸應(yīng)盡量均勻，要避免特別小的單元。在使用RBE2單元時(shí)，須分清主次，即同一個(gè)節(jié)點(diǎn)只能從屬于一個(gè)主點(diǎn)。
6)施加載荷和邊界條件是有限元分析最為關(guān)鍵的一環(huán)，它對(duì)分析結(jié)果有著決定性的影響，對(duì)結(jié)構(gòu)分析來(lái)說(shuō)，要讓自己的約束和載荷盡量與實(shí)際情況相符，這樣得到的分析結(jié)果才能有意義，這一步需要在平時(shí)的工作中不斷的摸索和積累經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1)結(jié)構(gòu)特征：汽車駕駛室行駛記錄儀與收放機(jī)固定支架要裝配在支撐支架上進(jìn)行整體分析才能反應(yīng)實(shí)際狀況，而所有的支架都是薄殼結(jié)構(gòu)，有限元網(wǎng)格采用板單元，裝配螺栓連接用梁?jiǎn)卧M，焊點(diǎn)用剛性元模擬。
2)受力情況：主要施加力為收放機(jī)和行駛記錄儀的重力，并在3個(gè)支撐支架的螺栓孔位置施加約束。
3)材料特性：分析結(jié)構(gòu)所用材料為08A1，泊松比0.3，彈性模量E=210 GPa。
4)分析方案：運(yùn)用Pro/E建立幾何模型并裝配，并以IGES格式輸出，然后導(dǎo)入HyperMesh進(jìn)行處理和有限元分析。
利用HyperMesh提供的IGES接口讀入上述的IGES格式文件，并對(duì)其進(jìn)行幾何清理。行駛記錄儀與收放機(jī)固定支架都是薄殼結(jié)構(gòu)，有限元網(wǎng)格采用板單元，單元數(shù)為11532，節(jié)點(diǎn)數(shù)為12580。網(wǎng)格劃分是建立有限元模型的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它要求考慮的問題較多，需要的工作量較大，所劃分的網(wǎng)格形式對(duì)計(jì)算精度和計(jì)算規(guī)模將產(chǎn)生直接影響。
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