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1、車用支架有限元強(qiáng)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(jìn)行了簡單的強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)度進(jìn)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(jìn)一步了解改善汽車零部件強(qiáng)度的方法和認(rèn)識汽車力學(xué)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(qiáng)大的冇限元軟件，可以
2、分析復(fù)雜的固體力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，模擬非常龐大復(fù)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(xué)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(qiáng)大的分析能力和模擬復(fù)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(fù)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(zhǔn)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(fù)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(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、電子元器件的熱控制（熱/電耦合分析）、聲學(xué)、土壤力學(xué)（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(jìn)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(jìn)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(fù)雜程度和計算機(jī)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(jìn)行簡化本課題研究的是某車用支架的強(qiáng)度數(shù)值模擬，將模型簡化后，具有一般性，對我們了解和認(rèn)識強(qiáng)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(fù)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)工組站上的,所以采用一個功能強(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(xué)習(xí)，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(dǎo)入的效率和模型質(zhì)量都很高，可以大大減少很多重復(fù)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
