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近年來隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，對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，需要注意以下：
1)導(dǎo)入CAD幾何數(shù)模(Pro/E, UG, CATIA等)時，在模型導(dǎo)入前去掉某些不必要的零件，并對一些復(fù)雜模型進(jìn)行簡化處理，忽略對整體力學(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，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)膯卧愋停⒏鶕?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)量對有限元計(jì)算結(jié)果有較大影響。在有限元網(wǎng)格劃分時，檢查并控制單元的質(zhì)量參數(shù)顯得尤為重要。對汽車行業(yè)里的結(jié)構(gòu)分析來說單元質(zhì)量可要求如下：四邊形單元的Aspect Ratio(單元長寬比)不大于5；單元內(nèi)角在450135之間；Warp Angle(單元翹曲角)不大于100；對三角形來說，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，須分清主次，即同一個節(jié)點(diǎn)只能從屬于一個主點(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)，它對分析結(jié)果有著決定性的影響，對結(jié)構(gòu)分析來說，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，這一步需要在平時的工作中不斷的摸索和積累經(jīng)驗(yàn)來實(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，裝配螺栓連接用梁單元模擬，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)格形式對計(jì)算精度和計(jì)算規(guī)模將產(chǎn)生直接影響。
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