汽車懸架有限元分析


有限元模型建模

前處理:

1. 鈑金件采用薄殼單元,薄殼網(wǎng)格則不關心部件在厚度方向上的應力變化,薄殼單元的好處在于大幅度降低計算成本,部分部件考慮接觸問題則采用了實體單元,且接觸位置的網(wǎng)格相對較密些。

2. 為降低建模難度,我們將彈簧簡化,用彈簧單元代替實體彈簧,減震器中的減振裝置采用Connector單元來進行簡化,采用簡化單元,既降低了建模的難度,又能更好的改善計算的收斂性問題。

3. 考慮到模型是個對稱結構,為降低計算難度,我們采用了二分之一的模型來進行有限元分析。

有限元模型、連接關系、邊界及載荷的構建

根據(jù)實際工況運轉情況構建有限元模型如下:

汽車懸架有限元分析的圖1

建模難點-減震器

在進行減震器建模前,應先了解其基本運轉過程,再考慮其有限元模型的構建;減震器中,主要起作用的有三方面:一是底部氣動活塞裝置,通過壓縮氣體進行減震;二是頂部的彈簧裝置,通過壓縮,拉伸彈簧減震;三是頂部橡膠件,通過壓縮、拉伸橡膠減震;這三方面分別通過Connector及彈簧連接進行簡化,具體操作如下:

1.氣動裝置簡化(圖1所示)——Connector
汽車懸架有限元分析的圖2圖一

汽車懸架有限元分析的圖3
汽車懸架有限元分析的圖4

加好了就是下面的樣子:

汽車懸架有限元分析的圖5

2.彈簧單元的創(chuàng)建方法——spring/dashpots

汽車懸架有限元分析的圖6
汽車懸架有限元分析的圖7
汽車懸架有限元分析的圖8

加好了就是下面的樣子:

汽車懸架有限元分析的圖9

 球形連接(約束平移釋放旋轉)—圖2 所示

汽車懸架有限元分析的圖10圖二

在靜力分析過程中,考慮到球面接觸在計算中比較難收斂的情況下,我們將球面接觸簡化,通過connector建立球接關系。

創(chuàng)建方法如下:

汽車懸架有限元分析的圖11
汽車懸架有限元分析的圖12

加好了就是下面的樣子:

汽車懸架有限元分析的圖13

軸承連接(唯一方向旋轉)——鉸接

汽車懸架有限元分析的圖14

彈簧單元與Connector總結

1.Abaqus中彈簧單元是實體彈簧的一種簡化形式,通過建立彈簧單元來等效實體彈簧,這樣做的好處就在于abaqus隱式計算當中能夠減少彈簧接觸問題,有效地解決計算收斂性問題。

2.Connector也是abaqus中對部件的簡化形式,在此汽車懸架分析中,用到connector的地方有三處處,一是減震器的活塞裝置,二是減震器中的緩沖橡膠,還有就是鉸接及球接。對于connector用法那是靈活多變,至于選中何種的連接形式,取決于我們需要的自由度。connector的用法除上面介紹的之外,還有很多其他用法,可以百度查找,基本大同小異。

總之,使用abaqus中的彈簧單元及Connector好處:一能簡化模型,降低FEA建模難度,二能將復雜的接觸簡化,提算計算速度及有效地控制計算的收斂問題。

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