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基于UG的发动机支架强度分析

发布于:2016-01-29 21:04
强度分析

      随着有限单元法的不断发展,有限元法成为一种内涵丰富、应用广泛并且实用高效的数值分析方法,它不仅能应用于结构分析,还能解决可归结为场问题的工程分析。如今在汽车产品开发中,广泛采用了有限元分析技术来提高产品的开发能力。通过强度分析,可大幅提高产品性能及其设计质量,缩短产品开发周期,降低开发费用,同时可避免产品投放市场初期经常出现的一些质量问题。发动机支架是汽车结构中的重要零件,支架的破坏将严重影响汽车安全性。由于传统汽车零件强度校核是通过试验方法来完成的,所以试验周期长、设备投资大、试验费用昂贵,不能满足对汽车零件试验高效率和高精度的要求。因此,在产品开发时,必须对零件强度进行校核。UGApp不但具有一般的静力强度分析功能,而且还具有很强的数值运算能力和高效的求解技术。研究运用有限元分析,在UG仿真平台上对汽车发动机支架进行结构强度分析。
      采用有限元法对发动机支架进行仿真分析,此算法是将所要分析的结构划分为有限单元,然后选择单元的位移模式,建立结构的平衡方程。由整体到分块,再从分块到整体,采用分块近似插值函数去逼近整体连续函数,使连续体力知识题得到整体离散逼近。
      运用UGApp建立发动机支架的有限元仿真模型,模型建立的一般过程包括三维模型的建立、网格划分、施加边界条件与载荷、求解计算等。基于UGApp的参数化建模,可使发动机支架各个结构设计尺寸参数随时根据设计结果进行修改,基于特征的实体建模,可使发动机支架经过迭加、相交、相切等操作而完成。为实现仿真实体模型的输出要求,利用UGApp,采用参数化和基于特征的实体建模相结合的方式对发动机支架进行三维模型建立。在建模过程中,为减小模型的特征数、降低网格单元数和缩短计算时间,忽略了对实际问题研究没有影响的细小特征,如小圆角及小孔等。三维模型建立后,可在CAD模式界面下将其直接导入到CAE模式进行有限元网格划分等工作,从而避免了不同App之间进行模型数据传递的失真问题。
      划分网格是建立有限元模型的一个重要环节,需要考虑较多的问题,所划分的网格关系到有限元分析的规模、速度、精度以及计算的成败。在静力强度分析时,如果仅计算结构的变形,网格数量可以少一些。如果计算应力,则需在精度要求相同的情况下选取相对较多的网格。在静力强度分析时,采用相对较多的网格。在发动机支架划分网格时,采用三维四面体单元网格,网格大小为5mm,进行整体智能网格划分,然后在重点关心的区域进行人工控制网格划分,以便有限元计算结果更符合实际情况。有限元网格模型如图所示。同时,分析采用的材料密度为7350kg/m3,杨氏模量为173GPa,泊松比为0.3,屈服强度为320MPa,抗拉强度为500MPa。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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