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汽车有限元结构——汽车结构模型化准则

 野萌君

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汽车结构复杂,模型化工作要求高。要建立一个合理的有限元模型,除了标准化建模要求外,还可以提出一些基本准则或规则,以加快建模进程,提高建模精度,降低建模成本。

(1)用准确的力学组件构造模型

杆、梁、板壳与实体是构造模型的主体,要根据结构的受力状况,选择合适的力学组件,既要反应结构受力特点,又不必片面追求高级组件,尤其是不要一切都用三维实体建模。

(2)用适当的网格划分构造模型

计算网格细化一般可以提高精度,但也不能盲目的追求网格细密,在全程采用太小尺寸的单元格,这样网格质量达标了,但是计算工作量成倍增长。单元划密容易,单元划粗困难(在保证计算目的和精密度的前提下)。如板厚变化处、应力集中场合等需要细化模型,而不要详细求解应力的部分则用近似分析模型加以简化。

(3)施加正确的载荷与边界条件

如前所述汽车结构设计准则中,载荷准则本身是汽车设计汇总非常重要的环节,确定载荷需要通过分析与试验等多种方法。就载荷性质而言,主要载荷为弯曲、扭转、侧向载荷与纵向载荷等几种。就载荷条件而言,主要是确定载荷大小,作用位置与作用方向。

(4)避免结构约束不足以构成机构

将不同部件装配成一体,并且采用适当的连接,以保证系统具有足够的约束,约束有若干类型,外部约束就是边界约束或称为边界条件,而内部约束则包括单元连接的关系等,如果约束不够,系统就有可能会成为机构,这种机构在结构分析中是不允许的。所以要仔细检查模型约束,防止约束不够的情况,与此相反,还存在约束过多的情况,这一点一般不太容易被看出来,约束过多,增强了系统刚性,降低了局部应力,但却可能隐藏了真实的应力情况,带来分析的不确定性,其后果往往更严重。

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