abaqus分析懸架的案例
基于abaqus懸架橡膠緩沖塊有限元分析 ￥15
關(guān)于懸架橡膠的分析推薦《汽車懸架與橡膠彈性元件理論及設(shè)計(jì)》趙振東，本書對橡膠分析很有幫助。以下文章作為橡膠有限元分析入門參考,適合初學(xué)者,大神請繞道。
本文主要內(nèi)容:
一、后緩沖塊結(jié)構(gòu)尺寸介紹
二、確認(rèn)橡膠本構(gòu)模型參數(shù)C10，C01
三、hypermesh橡膠緩沖塊網(wǎng)格劃分3、abaqus橡膠有限元分析step by step
（1）材料屬性賦予
（2）零部件裝配
（3）建立載荷步
（4）接觸設(shè)置
（5）建立邊界條件
（6）建立job求解
四、后處理-繪制橡膠緩沖塊軸向負(fù)荷-變形曲線
后緩沖塊有限元模型介紹。
一、后橡膠緩沖塊結(jié)構(gòu)尺寸介紹
緩沖塊能夠限制懸架最大變形量的裝置。它減輕車軸對車架(或車身)的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。緩沖塊由橡膠塊、鋼板、螺栓組成。
簡化橡膠緩沖塊尺寸參數(shù)如下
二、確認(rèn)橡膠本構(gòu)模型參數(shù)C10，C01
多數(shù)橡膠材料是不可壓縮的，在橡膠工業(yè)中，常采用Mooney-Rivlin經(jīng)驗(yàn)公式，已橡膠材料硬度表示橡膠彈性，橡膠硬度（HA）用邵爾A型硬度計(jì)測出，通過經(jīng)驗(yàn)公式得到橡膠的剪切模量（G，MPa）、彈性模量（E,MPa）和兩個(gè)常數(shù)C10，C01 。
本次假設(shè)通過硬度計(jì)測出橡膠硬度為70度。計(jì)算得到E=5.84MPa，C10=0.78，C01=0.19。
展開 Adams 對復(fù)合懸架的分析
商用車的懸架類型較少，復(fù)合懸架（鋼板+空氣彈簧）便是比較復(fù)雜的一款。
Adams可以建立并分析此類懸架的 垂向剛度，側(cè)傾剛度等，協(xié)助設(shè)計(jì)。
建模時(shí)候輸入?yún)?shù)盡量準(zhǔn)確（板簧與車架連接處襯套剛度，橫向桿的襯套剛度），此外縱臂需采用柔性體。
ADAMS平衡懸架載荷分析
商用車平衡懸架主要結(jié)構(gòu)有：推力桿，中后橋，板簧，平衡軸。推力桿主要是限制橋的位移，直推一般限制橋的縱向位移，而V推可以限制縱向和橫向的位移。平衡軸的主要作用就是保證中、后橋行駛在不平路面時(shí)，輪胎能時(shí)刻接地。因?yàn)槠胶?em>懸架的平衡桿多為等長結(jié)構(gòu)，因此中、后橋的垂向載荷能時(shí)刻相等。
Adams中提供了_MDI_TASA_TESTRIGS懸架試驗(yàn)臺，可以幫助我們搭建平衡懸架裝配模型，如下圖所示。
平衡懸架靜載荷計(jì)算與仿真分析：
垂向工況下，垂向力主要作用于板簧和車橋連接處a，且中、后橋垂向載荷基本一致。
縱向工況下，縱向力主要作用于推力桿，根據(jù)力矩平衡，可以計(jì)算得到推力桿與車橋連接處b載荷。理論計(jì)算與仿真值相當(dāng)。
通過理論計(jì)算與仿真間接驗(yàn)證了模型的可信度。
注意點(diǎn)：在搭建模型時(shí)，硬點(diǎn)的位置尤為重要。例如垂向工況下，如果中后橋的載荷相差較大，可以是由于平衡軸的中心到中后橋的距離不相等導(dǎo)致；上下推力桿到輪心的位置要與實(shí)際一致，否則縱向工況下，計(jì)算與仿真得到的載荷誤差較大大。
來源：有限元探索
展開 汽車懸架有限元分析
考慮到模型是個(gè)對稱結(jié)構(gòu)，為降低計(jì)算難度，我們采用了二分之一的模型來進(jìn)行有限元分析。
有限元模型、連接關(guān)系、邊界及載荷的構(gòu)建
根據(jù)實(shí)際工況運(yùn)轉(zhuǎn)情況構(gòu)建有限元模型如下：
建模難點(diǎn)-減震器
在進(jìn)行減震器建模前，應(yīng)先了解其基本運(yùn)轉(zhuǎn)過程，再考慮其有限元模型的構(gòu)建；減震器中，主要起作用的有三方面：一是底部氣動(dòng)活塞裝置，通過壓縮氣體進(jìn)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(jìn)行簡化，具體操作如下：
1.氣動(dòng)裝置簡化（圖1所示）——Connector
圖一
加好了就是下面的樣子：
2.彈簧單元的創(chuàng)建方法——spring/dashpots
加好了就是下面的樣子：
球形連接（約束平移釋放旋轉(zhuǎn)）—圖2 所示
圖二
在靜力分析過程中，考慮到球面接觸在計(jì)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(guān)系。
創(chuàng)建方法如下：
加好了就是下面的樣子：
軸承連接（唯一方向旋轉(zhuǎn)）——鉸接
彈簧單元與Connector總結(jié)
1.Abaqus中彈簧單元是實(shí)體彈簧的一種簡化形式，通過建立彈簧單元來等效實(shí)體彈簧，這樣做的好處就在于abaqus隱式計(jì)算當(dāng)中能夠減少彈簧接觸問題，有效地解決計(jì)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。
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懸架靈敏度分析及參數(shù)點(diǎn)優(yōu)化 ￥25
本文以弗遜懸架系統(tǒng)為例，優(yōu)化懸架的前束，外傾角，非常詳細(xì)介紹例采用Adams/car insight對硬點(diǎn)坐標(biāo)的調(diào)整進(jìn)行優(yōu)化的整個(gè)過程
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MotionSolve生成柔性體：
其他MBD軟件生成柔性體：
1、SIMPACK：PARAM, SIMPACK
2、RecurDyn：PARAM,RFIOUT,YES
3、Virtual Lab：PARAM,LMSOUT
4、ROMAX：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
模態(tài)綜合法：
兩種方法：
1、C-B法：固定界面模態(tài)綜合法
2、C-C法：自由界面模態(tài)綜合法
柔性體縮減技術(shù)：
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基于Inspire的FSCC賽車懸架立柱優(yōu)化設(shè)計(jì)及CAE分析
如Jiang等利用有限元法對FSC賽車車架的剛度和振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行了分析，優(yōu)化后的車架減重7.18%[10]。關(guān)亮亮等首先利用CA-TIA對懸架立柱進(jìn)行了三維建模，之后利用ANSYS對懸架立柱進(jìn)行了靜力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)前后立柱的最大應(yīng)力均小于材料的屈服極限455 MPa，安全系數(shù)為3.3，滿足使用需求[11]。Shi等利用MATLAB設(shè)計(jì)了FSC賽車的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)制，減少了輪胎的磨損，保證了良好的轉(zhuǎn)向能力和抓地力[12]。Yang等計(jì)算了后輪輪轂在不同工況下的力學(xué)參數(shù)，結(jié)果表明優(yōu)化設(shè)計(jì)后的后輪輪轂可減重約20%[13]。Ye等利用Hypermesh分析了汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的承載構(gòu)件扭轉(zhuǎn)剛度，并優(yōu)化了零部件的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)模擬橫向碰撞的最大變形為14.57 mm，最大應(yīng)力為136 MPa，可保證駕駛員的安全[14]。
Altair Inspire Form軟件可用于子優(yōu)化設(shè)計(jì)，并模擬制造工藝過程，引起了越來越多輕量化設(shè)計(jì)研究者的關(guān)注[15,16,17,18]。本文以第十屆FSCC賽車BTR-X的懸架立柱作為研究對象，利用CATIA建立起三維模型，之后對賽車參數(shù)和懸架立柱受力進(jìn)行了分析，得到符合實(shí)際的工況條件。在此基礎(chǔ)上，采用Altair Inspire Form軟件，以滿足強(qiáng)度、剛度要求為設(shè)計(jì)目標(biāo)，完成了懸架立柱的應(yīng)力分析及優(yōu)化重構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)輕量化。
1 賽車主要參數(shù)
本文所用的FSCC賽車主要參數(shù)如表1所示。表中參數(shù)除軸距、輪距在設(shè)計(jì)與制造裝配過程中能夠較精確保證和控制之外，其余參數(shù)均為目標(biāo)參數(shù)。
表1 BTR-X主要參數(shù)
2 懸架立柱受力計(jì)算
在FSCC賽事中，為提高每圈的賽道成績，賽道行駛設(shè)置很多彎，但在進(jìn)彎前又不可把速度降到允許的最大彎速度附近，所以參賽選手會(huì)普遍用到帶剎入彎[19]。
展開 汽車底盤懸架關(guān)鍵部件輕量化設(shè)計(jì)分析
1.底盤懸架概述
底盤懸架是彈性連接車輪和承載系統(tǒng)的裝置，其作用不僅有衰減振動(dòng)、傳遞載荷，還有緩和沖擊，另外，對處于行駛狀態(tài)的汽車而言，底盤懸架往往可用來調(diào)節(jié)車身位置，避免安全事故出現(xiàn)。
現(xiàn)將其核心功能概括如下：①向車架傳遞車輪受路面作用所產(chǎn)生應(yīng)力，如支承力、制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力和側(cè)向反力，當(dāng)然，上述應(yīng)力帶來的力矩同樣經(jīng)由底盤懸架向車架進(jìn)行傳遞，這點(diǎn)易被忽視；②緩沖并吸收不平路面給行駛中汽車帶來的沖擊、振動(dòng)，為車載貨物的安全性提供保證，乘坐體驗(yàn)也會(huì)得到一定程度優(yōu)化；③確保車輪和車身的關(guān)系始終滿足動(dòng)態(tài)幾何特征，具體來說，就是車輪按照特定規(guī)律跳動(dòng)，車身自然可以按照預(yù)期軌跡運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)有汽車的底盤懸架，以非獨(dú)立懸架較為常見，該懸架主要分為兩部分，由穩(wěn)定桿、減振器等部件組成的前懸架以及由緩沖塊、平衡軸等部件構(gòu)成的后懸架，其中，后懸架結(jié)構(gòu)以平衡結(jié)構(gòu)為主。
2.輕量化設(shè)計(jì)探究
2.1 優(yōu)化策略
要想使底盤懸梁達(dá)到輕量化設(shè)計(jì)所提出的要求，有關(guān)人員應(yīng)著重考慮結(jié)構(gòu)、工藝及材料的優(yōu)化，以下將逐一對其進(jìn)行介紹，希望能夠給人以啟發(fā)。
2.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
對于底盤懸架而言，結(jié)構(gòu)優(yōu)化既能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)，又可使零件質(zhì)量與成本處于平衡狀態(tài)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)滲透到各行各業(yè)的當(dāng)下，利用計(jì)算機(jī)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)和優(yōu)化成為大勢所趨。隨著尺寸優(yōu)化及形狀優(yōu)化手段被引入，汽車業(yè)可在成本維持不變的前提下，盡量降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量。經(jīng)由CAE 確定材料密度分布優(yōu)化方向，得出符合扭力梁主體需求的方案，通過對尺寸加以優(yōu)化，掌握結(jié)構(gòu)、管梁厚度的最佳參數(shù)，可使汽車質(zhì)量顯著降低，這也是輕量化設(shè)計(jì)被提出的初衷。
展開 
汽車懸架彈簧等我模態(tài)分析求助
我做的彈簧模態(tài)分析，在彈簧下端圈采用固定約束，材料屬性已經(jīng)設(shè)定好，然后得到的頻率結(jié)果前六階有幾階比較相近，想知道是我的模型有問題嗎，實(shí)體模型沒問題，網(wǎng)格是用hypermesh劃的
ADAMS_CAR模塊實(shí)例(懸架分析篇)
在ADAMS/ Ca r下可進(jìn)行的懸架分析包括
1車輪同向運(yùn)動(dòng)Pa r a l l e l wh e e l a n a l y s i s
2車輪反向運(yùn)動(dòng)Op p o s i t e l wh e e l a n a l y s i s
3側(cè)傾和垂直力分析Ro l l a n d v e r t i c a l f o r c e s-懸架的側(cè)傾角變化同時(shí)保持作用于懸架的總垂直力不變因此作用于左右車輪的垂直力會(huì)變化導(dǎo)致左右輪心的位置改變。
4單輪運(yùn)動(dòng)Si n g l e wh e e l t r a v e l-一個(gè)車輪固定另一個(gè)車輪運(yùn)動(dòng)。
ADAMS_CAR模塊實(shí)例(懸架分析篇).pdf
展開 利用ADAMS對雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行仿真分析
通過某商務(wù)車的獨(dú)立懸架的數(shù)學(xué)建模和仿真模型, 利用ADAMS軟件精確地計(jì)算汽車運(yùn)動(dòng)中懸架定位參數(shù)的變<BR>化, 分析了該懸架定位參數(shù)對操縱穩(wěn)定性的影響, 以提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。
有興趣的朋友可以到這里下載:
http://www.caenet.cn/paper/Paper.aspx?ID=385
利用ADAMS對雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行仿真分析
通過某商務(wù)車的獨(dú)立懸架的數(shù)學(xué)建模和仿真模型, 利用ADAMS軟件精確地計(jì)算汽車運(yùn)動(dòng)中懸架定位參數(shù)的變<BR>化, 分析了該懸架定位參數(shù)對操縱穩(wěn)定性的影響, 以提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。
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