汽車結(jié)構(gòu)強度的案例
基于optistruct汽車車輪輪輞結(jié)構(gòu)強度分析 ￥15
分析背景
依據(jù)GBT5334-2005乘用車車輪性能要求和試驗方法，對汽車車輪輪輞結(jié)構(gòu)強度進行仿真分析，主要分析工況有：彎曲工況、徑向工況、沖擊工況。
分析結(jié)果
彎曲工況：
徑向工況：
沖擊工況：
具體操作方法、模型文件見附件。如購買本案例的朋友針對案例中的問題，我將免費解答。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
《汽車結(jié)構(gòu)剛強度及疲勞分析》專業(yè)教材
本教程包含了結(jié)構(gòu)分析的相關(guān)知識要點，從網(wǎng)格劃分開始，到線性分析、非線性分析、疲勞分析等。前處理使用了ANSA(僅網(wǎng)格劃分)、HyperWorks(網(wǎng)格劃分、NASTRAN、ABQUS)、ABAQUS、nCode相關(guān)CAE分析軟件。其中針對汽車CAE結(jié)構(gòu)開發(fā)中的分析要求進行了匯總整理，隨著時間推移其中一些分析方法有可能已更新，但還是有參考價值。雖然使用HyperWorks中的ABAQUS能夠解決汽車結(jié)構(gòu)分析的很多問題，但是直接使用ABAQUSCAE能夠更明確其中的原理，建議在HyperMesh完成前處理，在ABAQUSCAE中完成分析模型搭建。僅僅完成分析是不夠的，同時需要具備堅實的理論基礎(chǔ)和試驗經(jīng)驗。本教程的首要目的是積累學習過程中的知識點，方便于后續(xù)查閱，其次幫助自己梳理知識架構(gòu)，能夠?qū)φw進行把控，最后是讓自己養(yǎng)成一個習慣。以上也是每個人學習過程中都要經(jīng)歷的過程，單純看看或者是隨手記一下，均有可能會遺忘、丟失。所以系統(tǒng)的歸納是必須的。本教程能夠讓剛?cè)腴T的工程師快速進入到結(jié)構(gòu)分析工作中，雖然試驗是必要的，但是對于CAE從業(yè)人員來說，快速掌握CAE分析技術(shù)、技巧也是頭等大事。
大概的目錄請見下文，了解內(nèi)容詳情和詳細目錄請加VX。注：無法開發(fā)票，介意者就不要考慮了；因為無法開發(fā)票要求便宜點的，也不要考慮了；我是學生要求便宜點的，也不要考慮了，我被坑了幾次了。畢竟積累這些知識是需要大量的時間的，所以也請尊重知識付費。
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展開 關(guān)于汽車結(jié)構(gòu)有限元分析清單
–強度：裂紋、疲勞斷裂
5、車身骨架設(shè)計除考慮剛度與強度，還應(yīng)注意：–不能破壞造型設(shè)計–骨架里板應(yīng)考慮內(nèi)護板緊固
–用最佳截面形狀獲得最大的截面系數(shù)–滿足相鄰部件的性能要求
6、汽車結(jié)構(gòu)分析分類：
1）汽車結(jié)構(gòu)強度和剛度分析
靜強度失效：載荷產(chǎn)生超過屈服極限或強度極限的應(yīng)力、載荷可是真的靜載，也可為動載峰值
結(jié)構(gòu)變形：影響運動關(guān)系、檢查運動干涉、變形過大失效問題、世界著名案例：日本車制動油管
2）汽車結(jié)構(gòu)模態(tài)分析：
屬動力學分析領(lǐng)域
分析結(jié)構(gòu)的固有特征：固有頻率、固有振型、模態(tài)阻尼、模態(tài)剛度
廣范用于汽車結(jié)構(gòu)動態(tài)特性設(shè)計
廣泛用于解決汽車結(jié)構(gòu)振動噪聲問題
3）響應(yīng)分析
時間響應(yīng)分析：通常在時域內(nèi)求系統(tǒng)的時間相應(yīng)、常用于疲勞分析、平順性分析等
頻率響應(yīng)和響應(yīng)譜分析：多用于隨機振動
4）溫度場計算：包括對流、傳導和輻射、發(fā)動機溫度場計算及散熱問題、保溫車（冷藏車）隔熱計算、熱應(yīng)力分析
噪聲振動分析：聲場分析、空腔共鳴、制動噪聲、部件機械振動噪聲
汽車空氣動力學分析：降低空氣阻尼升力等、通風換氣、改善車身表面流場、發(fā)動機進氣及排放
5）汽車結(jié)構(gòu)碰撞、沖擊分析：碰撞安全性問題、車身安全性設(shè)計、碰撞事故模擬再現(xiàn)
汽車零部件沖壓成形：成形部件設(shè)計、模具設(shè)計、分析開裂、起皺、回彈等問題
（液）流場分析：液化石油氣罐車、汽車結(jié)構(gòu)可靠性分析、汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
7、汽車結(jié)構(gòu)分析的力學特征分類：
線性問題計算分析
非線性問題的計算分析：幾何非線性、材料非線性、狀態(tài)非線性（接觸問題）
8、同一載荷作用下的結(jié)構(gòu)，所給材料的彈性模量越大則變形值越小
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–強度：裂紋、疲勞斷裂
5、車身骨架設(shè)計除考慮剛度與強度，還應(yīng)注意：–不能破壞造型設(shè)計–骨架里板應(yīng)考慮內(nèi)護板緊固
–用最佳截面形狀獲得最大的截面系數(shù)–滿足相鄰部件的性能要求
6、汽車結(jié)構(gòu)分析分類：
1）汽車結(jié)構(gòu)強度和剛度分析
靜強度失效：載荷產(chǎn)生超過屈服極限或強度極限的應(yīng)力、載荷可是真的靜載，也可為動載峰值
結(jié)構(gòu)變形：影響運動關(guān)系、檢查運動干涉、變形過大失效問題、世界著名案例：日本車制動油管
2）汽車結(jié)構(gòu)模態(tài)分析：
屬動力學分析領(lǐng)域
分析結(jié)構(gòu)的固有特征：固有頻率、固有振型、模態(tài)阻尼、模態(tài)剛度
廣范用于汽車結(jié)構(gòu)動態(tài)特性設(shè)計
廣泛用于解決汽車結(jié)構(gòu)振動噪聲問題
3）響應(yīng)分析
時間響應(yīng)分析：通常在時域內(nèi)求系統(tǒng)的時間相應(yīng)、常用于疲勞分析、平順性分析等
頻率響應(yīng)和響應(yīng)譜分析：多用于隨機振動
4）溫度場計算：包括對流、傳導和輻射、發(fā)動機溫度場計算及散熱問題、保溫車（冷藏車）隔熱計算、熱應(yīng)力分析
噪聲振動分析：聲場分析、空腔共鳴、制動噪聲、部件機械振動噪聲
汽車空氣動力學分析：降低空氣阻尼升力等、通風換氣、改善車身表面流場、發(fā)動機進氣及排放
5）汽車結(jié)構(gòu)碰撞、沖擊分析：碰撞安全性問題、車身安全性設(shè)計、碰撞事故模擬再現(xiàn)
汽車零部件沖壓成形：成形部件設(shè)計、模具設(shè)計、分析開裂、起皺、回彈等問題
（液）流場分析：液化石油氣罐車、汽車結(jié)構(gòu)可靠性分析、汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
7、汽車結(jié)構(gòu)分析的力學特征分類：
線性問題計算分析
非線性問題的計算分析：幾何非線性、材料非線性、狀態(tài)非線性（接觸問題）
8、同一載荷作用下的結(jié)構(gòu)，所給材料的彈性模量越大則變形值越小
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專用汽車結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計及強度分析
專用汽車結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計及強度分析
專用汽車結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計及強度的分析.part1.rar
專用汽車結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計及強度的分析.part2.rar
汽車結(jié)構(gòu)強度設(shè)計：如何在“吸能”和安全之間取得平衡
今天我們聊一聊汽車的材料。一輛普通的小轎車一般約由 1 萬個不可拆解的獨立零部件組裝而成。主要分動力、底盤、車身、內(nèi)飾四大部分。
每一個零件，都有適合自己的材料，即使我們?nèi)饪煽匆姷模雌饋硗w一樣的車身外殼，四周不同部分也是由不同的材料組成的。
車身上不是所有材料強度都要越高越好，而是要看用在什么地方。
大家看這個是車體材料的強度示意圖，綠色代表超高強度鋼材，黃色是高強度鋼材，灰色是中強度鋼材，藍色是鋁材。
從這個圖可看出，駕駛室的框架鋼材強度是非常高的，若發(fā)生碰撞情況，盡量確保駕駛室空間不變形。車前和車尾用的材料強度相對較低，比如用中等強度鋼材甚至鋁材，是為了能夠吸收撞擊力。
它還有個名字叫潰縮吸能車身，最早是在1959年奔馳轎車上首次這樣設(shè)計的，在發(fā)生碰撞時用產(chǎn)生變形來吸收碰撞時的沖擊力，自己先潰縮，吸收一部分撞擊能量，減少了駕駛室里的撞擊力。“舍己救人”，以保護車內(nèi)人員的安全。
汽車前輪上方的部分是翼子板，它的強度大小對車內(nèi)人員的安全防護基本沒什么影響，所以一些轎車已開始采用塑料等非金屬材料來制作翼子板了，不僅降低成本，而且由于塑料彈性較好，如與行人發(fā)生碰撞，還能起到保護行人的作用。還有塑料的質(zhì)量也小，減輕了車身整體重量，開起來還省油。
雖然汽車不同地方的強度要求不一樣，但是對每一個零件來說，強度設(shè)計都是必不可少的工作。我們希望零件在滿足強度要求的前提下，盡量越輕越好。怎么算滿足強度要求呢？
以汽車常用的鋼材來說，在外力的作用下會發(fā)生變形，只要這個變形別太大，外力撤掉，材料還能恢復原樣。
怎么算“別太大”呢？這就用到材料力學的一個名詞：屈服。這個詞很有意思，是擬人的修辭手法，比如你可以說：在高達2萬牛的拉力下，這跟鋼筋它屈服了。
展開 基于optistruct汽車車輪輪輞彎曲強度分析-01 ￥20
本案例在于講述如何對汽車車輪輪輞結(jié)構(gòu)強度進行彎曲工況仿真分析，尤其是如何對某點施加隨時間變化的動載荷，大家可根據(jù)實際需要并結(jié)合GBT5334-2005乘用車車輪性能要求和試驗方法去修改載荷譜。 輪輞與輪輻焊接后與輪胎組成一個整體，共同承受汽車的重力、制動力、驅(qū)動力、汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的側(cè)向力及所產(chǎn)生的力矩，還要承受路面不平產(chǎn)生的沖擊力。
分析模型：
加載載荷：
分析結(jié)果：
基于optistruct汽車車輪輪輞彎曲強度分析-03 ￥40
本案例在于講述如何對汽車車輪輪輞結(jié)構(gòu)強度進行彎曲工況仿真分析，尤其是如何對某點施加隨時間變化的動載荷，大家可根據(jù)實際需要并結(jié)合GBT5334-2005乘用車車輪性能要求和試驗方法去修改載荷譜。 輪輞與輪輻焊接后與輪胎組成一個整體，共同承受汽車的重力、制動力、驅(qū)動力、汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的側(cè)向力及所產(chǎn)生的力矩，還要承受路面不平產(chǎn)生的沖擊力。
分析結(jié)果：
輪輞隨時間變化的受力變化動態(tài)云圖
分析模型：
模型及加載
加載載荷（位移加載，位移加載大小為下圖載荷的0.0001倍）：
與前期發(fā)的基于optistruct汽車車輪輪輞彎曲強度分析-02不同之處在于：前期發(fā)的案例加載是力隨時間變化的載荷，本案例加載是位移隨時間變化的載荷。具體操作方法、模型文件見附件。如購買本案例的朋友針對案例中的問題，請私信我。
展開 基于optistruct汽車車輪輪輞彎曲強度分析-02 ￥40
本案例在于講述如何對汽車車輪輪輞結(jié)構(gòu)強度進行彎曲工況仿真分析，尤其是如何對某點施加隨時間變化的動載荷，大家可根據(jù)實際需要并結(jié)合GBT5334-2005乘用車車輪性能要求和試驗方法去修改載荷譜。 輪輞與輪輻焊接后與輪胎組成一個整體，共同承受汽車的重力、制動力、驅(qū)動力、汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的側(cè)向力及所產(chǎn)生的力矩，還要承受路面不平產(chǎn)生的沖擊力。
分析結(jié)果：
輪輞隨時間變化的受力變化動態(tài)云圖
分析模型：
模型及加載
加載載荷（力加載，大小為下圖載荷）：
與前期發(fā)的基于optistruct汽車車輪輪輞彎曲強度分析-01不同之處在于：前期發(fā)的案例是定義了水平和彎曲兩個分析步將兩個分析步的結(jié)果進行了線性疊加，本案例是直接定義了一個分析步，該分析步在載荷處理這部分已對水平和彎曲動載荷進行了疊加。具體操作方法、模型文件見附件。如購買本案例的朋友針對案例中的問題，請私信我！
展開 汽車CAE仿真及試驗報告相關(guān)規(guī)范文件，總共115個文件，涵蓋結(jié)構(gòu)剛度、強度、振動噪聲、流體、熱等內(nèi)容
https://market.m.taobao.com/app/idleFish-F2e/widle-taobao-rax/page-detail?wh_weex=true&wx_navbar_transparent=true&id=626068242710&ut_sk=1.XPSeLugial4DAGmBU4iMR4z3_21407387_1598433544277.Copy.detail.626068242710.1052255158&forceFlush=1
基于optistruct＋ncode汽車車輪輪輞彎曲強度分析之疲勞分析-01 ￥80
本案例在于講述如何對汽車車輪輪輞結(jié)構(gòu)強度進行彎曲工況仿真分析，尤其是如何對某點施加隨時間變化的動載荷，大家可根據(jù)實際需要并結(jié)合GBT5334-2005乘用車車輪性能要求和試驗方法去修改載荷譜。 輪輞與輪輻焊接后與輪胎組成一個整體，共同承受汽車的重力、制動力、驅(qū)動力、汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的側(cè)向力及所產(chǎn)生的力矩，還要承受路面不平產(chǎn)生的沖擊力。
輪輞隨時間變化的受力變化動態(tài)云圖
加載曲線：
以上這部分分析在optistruct中完成，接下來根據(jù)上述彎曲強度分析的結(jié)果在ncode中進行疲勞仿真分析。
疲勞分析中所用的材料AL_ALLoy_UML_UTS400，其材料參數(shù)如下圖：
材料AL_ALLoy_UML_UTS400的S-N曲線,含應(yīng)力修正，如下圖。
分析結(jié)果：
損傷云圖
壽命云圖
從疲勞仿真分析的結(jié)果可以看出損傷最大的位置主要集中在螺栓孔連接處，且按照彎曲強度分析中定義的載荷譜，車輪危險點疲勞壽命為1777.2037次循環(huán)。
具體操作方法、疲勞設(shè)置、模型文件見附件。如購買本案例的朋友針對案例仿真操作實現(xiàn)有什么問題，請私信我。
展開 
Abaqus在汽車支架結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用實例
Abaqus在汽車支架結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用實例
前言：
汽車支架結(jié)構(gòu)強度是汽車行業(yè)在可靠性設(shè)計中所關(guān)心的最基本的問題，通過CAE仿真指出支架在不同工況下受到的最大應(yīng)力等，為進一步改進結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)，為汽車行業(yè)在提高可靠性、降低產(chǎn)品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。
概述：
針對某款支架的結(jié)構(gòu)強度分析，旨在確保產(chǎn)品在不同工況下不會受到破壞，確保安全。在分析過程中，發(fā)現(xiàn)加載300N的力后，最大應(yīng)力大于抗拉強度，支架會發(fā)生破壞，本著讓產(chǎn)品更加優(yōu)秀的原則，我司對產(chǎn)品進行的優(yōu)化設(shè)計并再次分析，結(jié)果小于其抗拉強度，使其破壞風險降低。
使用軟件：
Hypermsh,Abaqus/standard
分析結(jié)果：
修改前的應(yīng)力云圖：
加載300N，最大應(yīng)力達到80Mpa，大于抗拉強度，支架會發(fā)生斷裂。斷裂位置為支架上部分與下部分連接處。
最大總體位移13.42mm。
優(yōu)化后的分析結(jié)果：
加載300N，最大應(yīng)力61.85Mpa，小于其抗拉強度80Mpa，破壞風險低。最大應(yīng)力位于背部加強筋處。
最大總體位移8.923mm。
結(jié)論：
修改后最大應(yīng)力61.85Mpa，小于其抗拉強度。修改后模型強度較改前好。修改后總體位移8.923mm，其剛度較修改前好。
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展開 基于optistruct＋ncode汽車車輪輪輞彎曲強度分析之疲勞分析-02 ￥100
本案例在于講述如何對汽車車輪輪輞結(jié)構(gòu)強度進行彎曲工況仿真分析，尤其是如何對某點施加隨時間變化的動載荷，大家可根據(jù)實際需要并結(jié)合GBT5334-2005乘用車車輪性能要求和試驗方法去修改載荷譜。 輪輞與輪輻焊接后與輪胎組成一個整體，共同承受汽車的重力、制動力、驅(qū)動力、汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的側(cè)向力及所產(chǎn)生的力矩，還要承受路面不平產(chǎn)生的沖擊力。
分析結(jié)果：
輪輞隨時間變化的受力變化動態(tài)云圖
分析模型：
模型及加載
加載載荷（位移加載，位移加載大小為下圖載荷的0.0001倍）：
與前期發(fā)的基于optistruct＋ncode汽車車輪輪輞彎曲強度分析之疲勞分析-01不同之處在于：前期發(fā)的案例加載是力隨時間變化的載荷，本案例加載是位移隨時間變化的載荷。
以上這部分分析在optistruct中完成，接下來根據(jù)上述彎曲強度分析的結(jié)果在ncode中進行疲勞仿真分析。
疲勞分析中所用的材料AL_ALLoy_UML_UTS400，其材料參數(shù)如下圖：
材料AL_ALLoy_UML_UTS400的S-N曲線,含應(yīng)力修正，如下圖。
展開 結(jié)構(gòu)工程師狂喜：如何用代理模型快速評估結(jié)構(gòu)強度
迫于領(lǐng)導/甲方/內(nèi)心的壓力，我們在做結(jié)構(gòu)仿真時，經(jīng)常要算很多案例。每算一次，都要調(diào)整幾何，重畫網(wǎng)格和再次求解。
雖然沒技術(shù)含量，但誰做誰知道，很磨人。
本文展示個更快的方法，用代理模型快速評估一個新方案的結(jié)構(gòu)強度。
案例背景是航天飛船的一個薄壁承力結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)本身就復雜，受力后還牽涉到非線性和屈曲。用常規(guī)的有限元方式去評估它的結(jié)構(gòu)強度，計算成本有億點高。
下面這個表格就是用有限元計算得到的結(jié)果，其中X1~X12是結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)。后面幾列是輸出值，其中就包括我們最關(guān)心的應(yīng)力。
差不多200組，仿真工程師要熬多少個日夜。
我們這個案例要做的，就是基于這些數(shù)據(jù)，訓練得到一個代理模型。之后再遇到新的結(jié)構(gòu)就直接用代理模型計算，那速度相比有限元不知道快到哪里去了。
創(chuàng)建代理模型第一步，打開數(shù)據(jù)建模軟件DTEmpower，沒安裝的可以去天洑軟件官網(wǎng)下載，安裝就自帶免費試用。
軟件啟動后，新建項目導入數(shù)據(jù)表格。
然后創(chuàng)建流程，選擇專業(yè)模式。之后在畫布依次拖入數(shù)據(jù)讀取、空值處理、變量設(shè)定、數(shù)據(jù)清理AIOD、重要性分析MDA，以及數(shù)據(jù)分割節(jié)點。
然后連線，表示數(shù)據(jù)傳遞。
這些節(jié)點都什么作用呢？
數(shù)據(jù)讀取不說了。
空值處理，將存在空值的數(shù)據(jù)行刪除。你打開數(shù)據(jù)表細看，能發(fā)現(xiàn)有些行的數(shù)據(jù)是存在空值的。那這一行就不能用來做模型訓練，需要刪除。
變量設(shè)定，確定模型的自變量和因變量。顯然，X1~X12這12列是自變量，應(yīng)力就是因變量。
數(shù)據(jù)清理AIOD，刪除異常數(shù)據(jù)。AIOD會給每組數(shù)據(jù)的風險值打個分，分數(shù)越高表示它是異常值的風險越大，要抓緊刪除，防止影響模型精度。
MDA節(jié)點，刪除不重要的變量。模型的自變量很多，但并不是每個都重要。
展開 CAE仿真技術(shù)在汽車開發(fā)中的應(yīng)用
汽車開發(fā)是一項復雜的系統(tǒng)工程，零件多且結(jié)構(gòu)復雜。在整車開發(fā)過程中，涉及到流體、結(jié)構(gòu)、溫度、電磁、
NVH
及車輛動力學等多方面知識。
CAE技術(shù)應(yīng)用在汽車開發(fā)中，可大幅度提升汽車開發(fā)設(shè)計的能力，指導新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能，達到降本增效的目的，從而提升汽車生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭力。
統(tǒng)計結(jié)果表明，應(yīng)用CAE技術(shù)后，新車開發(fā)期的費用占開發(fā)成本的比例從80％～90％下降到8％～12％。
例如：美國福特汽車公司2000年應(yīng)用CAE后，其新車型開發(fā)周期從36個月降低到12～18個月，開發(fā)后期設(shè)計修改率減少50％，原型車制造和試驗成本減少50％，投資收益提高50％。馬自達依靠CAE與試驗來縮短產(chǎn)品試驗和樣車完成的時間，其產(chǎn)品樣車的完成由3.5個月縮短到1.5個月，試驗周期從4.5個月縮短到2.5個月。
如果說CAD是在幫助工程師創(chuàng)造更豐富、更優(yōu)美、更實用的幾何實體設(shè)計，那么CAE則在產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量、壽命、性能和成本等方面發(fā)揮著更加重要的作用。
CAE在汽車開發(fā)中的應(yīng)用
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結(jié)構(gòu)強度分析
汽車結(jié)構(gòu)強度分析是保證汽車安全性、可靠性的重要指標，因此汽車結(jié)構(gòu)強度分析也是CAE技術(shù)在汽車工程中應(yīng)用最廣泛的方面。
汽車結(jié)構(gòu)強度分析一般都是應(yīng)用有限元法對汽車的結(jié)構(gòu)進行數(shù)值計算。
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