汽車魔術(shù):高級非線性仿真應(yīng)用
2016-12-07 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
公司必須通過創(chuàng)新保持競爭力,因此工程團隊承受著快速設(shè)計和交付高質(zhì)量零部件的壓力。為贏得成功,汽車公司必須開發(fā)出相關(guān)流程,以盡可能短的時間完成從繪圖板到裝配線的設(shè)計。工程仿真是能夠縮短開發(fā)時間的關(guān)鍵要素,它可遠早于開展測試前在虛擬環(huán)境中預(yù)測產(chǎn)品的實際行為,便于汽車公司開展迭代設(shè)計,以迅速滿足產(chǎn)品要求。采用高保真度、經(jīng)過驗證功能的分析能讓工程師低成本地判斷各種汽車應(yīng)用的性能與可靠性。仿真在汽車行業(yè)有著巨大的潛力。下文只介紹了仿真為汽車工程師提供的一部分結(jié)構(gòu)功能、應(yīng)用和優(yōu)勢。
減振橡膠同時具備彈性和粘性特征。在用于汽車部件相接接的地方時,它可阻擋振動傳遞。為減振橡膠建模的方法之一是使用ANSYS Mechanical 中的一維非線性彈簧阻尼器COMBIN14 單元。該單元可直接使用彈簧特性和通過實驗獲得的數(shù)據(jù)為橡膠的非線性行為建立模型。這種技術(shù)的應(yīng)用方法例子如:懸掛系統(tǒng)下控制臂的強度分析,這里需要在兩個襯套位置定義非線性彈簧。
但減振橡膠產(chǎn)品性能的詳細評估需要對產(chǎn)品的三維模型進行分析。這要求正確識別這種非線性材料的特性,以確保準確的收斂分析。ANSYS Mechanical提供1 0 多種本構(gòu)超彈性模型(包括Mooney-Rivlin 和Ogden 模型)。這些材料模型中包含的參數(shù)可使用提供的曲線擬合工具根據(jù)實驗數(shù)據(jù)自動確定。為克服可能的收斂問題,ANSYSMechanical 中提供一種采用混合u-P 方法(同時將位移和壓力作為變量處理)的特殊低階四面體單元,在近似不可壓縮性橡膠材料的情況可以使用。使用這種單元有助于求解大型橡膠變形和復(fù)雜接觸條件,使用其它單元類型求解時可能會耗時較多或難度較大。
?定義非線性彈簧特性
?下控制臂襯套安裝仿真
部分減振橡膠產(chǎn)品內(nèi)含流體,能提供流體阻力來優(yōu)化衰減。這方面的例子如液封發(fā)動機架。此類產(chǎn)品的詳細分析必須說明結(jié)構(gòu)和流體特性。為幫助解決這些問題,ANSYS 提供了功能強大的多物理場技術(shù),它將結(jié)構(gòu)求解器(ANSYSMechanical)和流體求解器(ANSYSFluent 或 ANSYS CFX)耦合在一起。該技術(shù)可得到流體— 結(jié)構(gòu)耦合解(雙向流固耦合[FSI] 分析)。
?用于計算材料模型參數(shù)的曲線擬合窗口
?橡膠襯套的應(yīng)力等值線圖
輪胎與懸掛
輪胎是車輛與地面接觸的唯一部件,所以輪胎會嚴重影響車輛的性能,從安全性到?jīng)Q定駕乘舒適性的振動/ 噪聲水平。輪胎仿真需要用于復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的建模技術(shù)。ANSYS 提供專門的增強型單元(REINF263-265)為輪胎內(nèi)的許多增強結(jié)構(gòu)進行建模。
輪胎工作時,內(nèi)部氣壓并不隨時 間保持恒定,因為與地面接觸會造成變形。這種因幾何結(jié)構(gòu)變化造成的壓力變 化可通過定義輪胎的靜液壓流體單元 (HSFLD241-242)進行表達。
雙向FSI 耦合技術(shù)
懸掛能改善駕乘質(zhì)量和轉(zhuǎn)向穩(wěn)定 性。懸掛與輪胎在控制車輛的動態(tài)特性 方面非常重要。懸掛只有在承受整個車 輛的重量時才會發(fā)揮自己的功能,因此 初始狀態(tài)的特性很重要。對于這類仿 真,ANSYS Workbench 環(huán)境提供名為線 性攝動的分析過程。要執(zhí)行鋼板彈簧懸 掛的靜態(tài)/ 動態(tài)分析,首先應(yīng)將車輛重量 的分載荷應(yīng)用在懸掛模型上,確定靜載 荷造成的變形(靜分析)。在本例中,這個階段包含了涉及鋼板彈簧間接觸的非 線性分析和前文所述的輪胎建模。接下來使用相同的模型開展本征值分析(模 態(tài)分析)。這個階段所需的所有初始條 件,如靜載荷造成的變形和產(chǎn)生的初始 應(yīng)力將通過Workbench 中的簡單拖放操 作傳遞給模態(tài)分析。最后進行模態(tài)頻率 響應(yīng)分析(諧波響應(yīng))。這時同樣通過拖放把頻率響應(yīng)計算所需的設(shè)置信息從本 征值模態(tài)分析中傳遞到另一個系統(tǒng)。
隨著仿真具有更高的保真度和包含更多的物理場,穩(wěn)定可靠的HPC 結(jié)構(gòu)能夠推動求解過程。
?接地面的變形 (上圖)和壓力等值線圖 (下圖)
?非線性靜態(tài)分析
本征值/ 模態(tài)分析(含初始應(yīng)力)
?頻率響應(yīng)分析(應(yīng)用模式)
?ANSYS Workbench 實現(xiàn)三種分析的鏈接并在其之間傳遞數(shù)據(jù)
許多卡扣裝配體在非常小的載荷下就會出現(xiàn)大幅位移。把載荷分割成眾多小步有助于平滑收斂;另外還可以獲取關(guān)鍵夾持點。
ANSYS HPC 將仿真時間縮短了50%,使該公司能夠在一個星期時間內(nèi)完成夾持和開鋏過程的結(jié)構(gòu)仿真。
分析設(shè)置
關(guān)鍵是了解卡扣裝配體需要的最大力;當涉及多個步驟時,各個步驟需要的力值也很重要。為了更加明確,法雷奧的工程師在反作用力曲線每個峰值旁邊覆蓋相應(yīng)變形模型。在壓縮過程中熱塑性材料非常強勁下,拉伸區(qū)域的結(jié)果對設(shè)計過程至關(guān)重要。但是,如果在壓縮過程中出現(xiàn)高應(yīng)力與應(yīng)變,則有可能出現(xiàn)塑性變形。此情況下則根據(jù)材料與卡扣設(shè)計逐例處理壓縮結(jié)果。
兩個夾頭被定義為單個接觸對
不同摩擦系數(shù)的仿真結(jié)果。這些結(jié)果隨后會與測試結(jié)果進行對比。
相關(guān)標簽搜索:汽車魔術(shù):高級非線性仿真應(yīng)用 Ansys有限元培訓(xùn) Ansys workbench培訓(xùn) ansys視頻教程 ansys workbench教程 ansys APDL經(jīng)典教程 ansys資料下載 ansys技術(shù)咨詢 ansys基礎(chǔ)知識 ansys代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Abaqus培訓(xùn)