干貨分享(一):座椅車身安全帶錨固點強度分析有限元分析規范(上)

1. 分析用零件的截取

車身安全帶錨固點的結構分析是基于整車碰撞模型建立的,為了降低計算時間,我們需要將所需的零部件從整車模型中取出。此分析模型主要組成部分有座椅、車身、shoulder block、 lap block。其中shoulder block和lap block為標準件。

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在截取車身部分時用delete element刪除截面以外的單元,不要使用delete component,這樣可以避免有用零件被剔除出模型。對于前排座椅的車身錨固點分析所需要截取的區域如右圖所示,如果有足夠計算資源可以適當增大這個區域。在刪除了截取區域以外的單元之后,清除空的component. (delete component empty)

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下面是這個分析的幾個主要受力位置,截面邊界需要離這幾個位置遠些。

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2. 幾何及材料屬性的處理

       幾何屬性及材料屬性在整車碰撞模型里已經設置好,但對于結構強度分析模型還需要做些適當的調整。調整之前刪除無用的幾何屬性及材料屬性(delete property unused, delete material unused)在整車碰撞模型中為了節約計算時間,零件的積分計算方式設置為2,積分數量點小于等于3。對于結構強度分析為了保證模型的精度對于主要受力零件,可將積分計算方式改為16,并相應的增加積分點的數量。

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此分析的主要受力區是座椅的四個地腳及安全帶錨固位置。所以需要照前面所述修改這些零部件的幾何屬性(改變積分方式和增加積分點)以增加計算精度。

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由于考慮了零件沖壓后的加工硬化,整車碰撞模型的材料應力應變曲線做了相應的偏置。對于結構強度分析的模型,我們需要把這個偏置去除,具體過程如下:

(1)察看材料屬性,確認材料曲線編號。 ( 對于應變率相關的材料這里的編號指向的是一個table編號)

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(2)使用card察看曲線屬性

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       事實上連接在整車碰撞模型中已經設置好,這一步主要是確認截取后的模型連接是否工作正常,同時清理一些無效連接。

1. 連接的設置

車身零件連接多采用點焊,在Dyna中是通過*contact_spotweld_id 實現的。(具體實現方式不再敘述)對于座椅錨固點結構強度分析因為同是采用Dyna求解器,點焊的設置不用改動。

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2. 連接的檢查和整理

首先需要依靠肉眼觀察是否存在零件連接的缺失或者無效的連接. 盡可能查出更多的不正確連接。這會減少很多計算中的麻煩例如在刪除了某些零件之后會有如圖所示的這種自由Beam單元.把它們刪除并記錄他們所在的位置。之后這些點將會被作為約束點設置模態分析,尋找低頻模態,查找不正常的連接。在做模態分析之前可以刪除點焊之外的所有接觸設置。(Hyper mesh 中的delete group,不過對于extra nodes 因為它也屬于連接,需要保留)

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模態計算結束后,觀察結果,以發現缺失的連接和不正確的連接。通常缺失連接會引起低頻模態,根據結果添加連接。(注意模型在沒有約束的狀態下,會出現6階低頻剛體模態,這是正常的。)下面是座椅及座椅安全帶與車身的連接點,是主要受力位置,與之相關的區域需要細致描述。

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螺栓帽直徑影響了局部受力狀態,這里網格及連接的描述最好根據cad模型決定。通常在螺栓擰緊狀態下,螺栓帽壓緊區域內的材料發生很小變形,做螺栓連接時使用rigid body 或者 剛片(剛體單元)約束這個區域。螺栓孔附近應盡量避免三角形單元。

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