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1、車用支架有限元強度分析1?緒論1.1本課題研究的目的及意義本文根據(jù)hypermesh的理論方法，利用hypermesh軟件對車支架進行了簡單的強度分析。木課題研究的是用數(shù)值模擬的方法，對車支架簡化的三維模型，進行網(wǎng)格劃分和數(shù)值模擬計算，在外加的扭矩下，然后獲取該模型的主要應(yīng)力狀態(tài)，根據(jù)計算結(jié)果，對該模型的強度進行初步分析。通過分析結(jié)果，觀察支架的應(yīng)力分布的情況。發(fā)現(xiàn)一輛汽車在行使時,會對其支架造成不可避免的沖擊。通過對本課題的研究使我們能進一步了解改善汽車零部件強度的方法和認識汽車力學分析的重要性，為以后的發(fā)展研究打下基礎(chǔ)。1.2ABAQUS總體介紹ABAQUS是功能強大的冇限元軟件，可以
2、分析復雜的固體力學和結(jié)構(gòu)力學系統(tǒng)，模擬非常龐大復雜的模型，處理高度非線性問題。ABAQUS不但可以做單一零件的力學和多物理場的分析，同吋還可以完成系統(tǒng)級的分析和研究。出于ABAQUS強大的分析能力和模擬復雜系統(tǒng)的可靠性，它在各國的工業(yè)和研究屮得到廣泛的應(yīng)用，在大量的高科技產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮著巨大的作用。ABAQUS使用起來十分簡單，可以很容易地為復雜問題建立模型。對于大多數(shù)模型（包括高度非線性的問題），用戶僅需要提供結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料特性、邊界條件和載荷工況等工程數(shù)據(jù)。在非線性分析中，ABAQUS能自動選擇合適的載荷增量和收斂準則，并在分析過程屮不斷地調(diào)整這些參數(shù)值，確保獲得精確的答案，用戶
3、兒乎不必去定義任何參數(shù)就能控制問題的數(shù)值求解過程。ABAQUS具備十分豐富的單元庫，可以模擬任意幾何形狀，其豐富的材料模型庫可以模擬大多數(shù)典型工程材料的性能，包括金屬、橡膠、聚合物、復合材料、鋼筋混泥土、可壓縮的彈性泡沫以及地質(zhì)材料（例如土壤、巖石）等。作為一種通用的模擬工貝，ABAQUS不僅能夠解決結(jié)構(gòu)分析（應(yīng)力/位移）問題，而且能夠分析熱傳導、質(zhì)量擴散、電子元器件的熱控制（熱/電耦合分析）、聲學、土壤力學（滲流/應(yīng)力耦合分析）和壓電分析等廣泛領(lǐng)域屮的問題。1.3ABAQUS分析步f有限元分析包括以下三個步驟：前處理、分析計算和后處理。1.3.1前處理在前處理階段需要定義物理問題的模型，
4、并生成一個ABAQUS輸入文件。ABAQUS/CAE是完整的ABAQUS運行環(huán)境，可以生成ABAQUS模型、交互式地提交和監(jiān)控分析作業(yè)，并顯示分析結(jié)果。本課題中采用HyperMesh作為前處理器，對Catia建立的支架模型進行前處理。1.3.2分析計算在分析計算階段，使用ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit求解輸入文件中所定義的數(shù)值模型，通常以后臺方式運行，分析結(jié)果保存在二進制文件中，以便于后處理。完成一個求解過程所需的吋間取決于問題的復雜程度和計算機的運算能力，可以從兒秒到兒天不等。1.3.3后處理ABAQUS/CAE的后處理部分又稱為ABAQUS/Viewec
5、可以用來讀入分析結(jié)果數(shù)據(jù)，以多種方法顯示分析結(jié)果，包描彩色云紋圖、動畫、變形圖和XY曲線圖等。2?計算模型的建設(shè)2.1對模型進行簡化本課題研究的是某車用支架的強度數(shù)值模擬，將模型簡化后，具有一般性，對我們了解和認識強度分析具有一般性的幫助。而且，實際轎車車用支架結(jié)構(gòu)復雜，如果要完全模擬實車，汽車模型的幾何文件生成、網(wǎng)格的劃分都要占用大量的計算機內(nèi)存和計算吋間，這是我們個人電腦無法完成的，所以有必要進行建模優(yōu)化即幾何簡化處理。具休簡化尺寸如下圖所示：圖1車用支架模型注：1?該支架模型上下兩部分完全相同且對稱2?該支架兩部分采用四個螺栓連接2.2HyperMesh對支架進行前處理2.2.1Hy
6、perMesh簡介Hypermesh軟件是美國Altair公司的產(chǎn)品，是世界領(lǐng)先的、功能強大的CAE應(yīng)用軟件包，也是一個創(chuàng)新、開放的企業(yè)級CAE平臺，它集成了設(shè)計與分析所需的各種工具，具有無與倫比的性能以及高度的開放性、靈活性和友好的用戶界面。在CAE領(lǐng)域，HyperMesh最著名的特點是它所具有的強大的有限元網(wǎng)格前處理功能和后處理功能。一般來說，CAE分析工程師80%的時間都花費在了有限元模型的建立和修改上，而真正的分析求解時間是消耗在計算機工組站上的,所以采用一個功能強大，使用方便靈活，并能夠與眾多CAD系統(tǒng)和有限元求解器進行方便的數(shù)據(jù)交換的冇限元前后處理工具，對于提高冇限元分析工作的
7、質(zhì)量和效率具有I?分重要的意義。HyperMesh是一個高性能的有限元前后處理器，它能讓CAE分析工程師在高度交互及可視化的環(huán)境下進行仿真分析工作。與其他的冇限元前后處理器比較，HyperMesh的圖形用戶界面易于學習，特別是它支持直接輸入已有的三維CAD幾何模型(UG,Pro/E,CATIA等)已冇的冇限元模型，并且導入的效率和模型質(zhì)量都很高，可以大大減少很多重復性的工作，使得CAE分析工程師能夠投入更多的精力和時間到
