M1后桥有限元答题.doc

金杯M1中华牌轿车后桥焊接总成 结构强度CAE分析 本文是金杯M1中华牌轿车后桥焊接总成结构强度CAE分析的报告。包括：1）动力学仿真：由中华牌轿车后悬架ADAMS/CAR运动机构仿真模型动态仿真分析得到制动、侧滑、垂直三工况条件下的后桥焊接总成的工况条件。2）有限元分析：后桥焊接总成制动、侧滑、垂直三工况条件下的有限元分析两部分。 一、受力分析、动力学仿真： ADAMS/Car是一种用于汽车虚拟模型动力学分析的专业软件平台。在ADAMS/Car中软件提供了悬架中各部件间约束关系模板可以快速地建立起悬架总成、转向机构或是整车的模型，这些模型中的各个零部件通过一些设定的约束关系相连接，其它一些参数如悬架弹簧刚度等也可设定。通过对这些虚拟样件的动力学分析可以替代传统的对物理样件的分析。 根据金杯能够提供的参数，中华牌轿车后悬架的三维几何模型和装配关系，搭建的ADAMS/CAR后悬架运动机构仿真模型，可计算出各种典型工况时车轮处的受力状况。然后应用ADAMS/Car?软件，使用该软件建立起悬架杆系模型并建立各零部件的约束关系、输入悬架弹簧刚度，通过Adams的运算能够把前轮处的受力以三个方向的力和三个方向的扭距表达在前后横臂和后桥焊接总成连接处（分别在各自的金属橡胶支承中心）。根据金杯提供的参数和数据分别计算出通过不平路面时、制动时、侧滑时的工况，可以确定在垂直力、纵向力、侧向力分别最大的情况下的受力状况。 图一 中华牌轿车后悬架运动机构仿真模型 在制动、侧滑、垂直三工况条件下仿真运算得到的后桥桥架左右侧前后横臂关节上的载荷情况见下表： 表一 工况前横臂后横臂力（x,y,z）扭矩(tx,ty,tz)力（x,y,z）扭矩(tx,ty,tz)制动左侧-633.3,982.1,-1436.347.3,29.2,0.36-503.3,592.9,85946.8，34.6,-0.3侧滑-394.4,1828.7,-3906.525.4,-0.47,-0.48127.8,609.18,203.528.4,-2.3,-0.4垂直-194.4,1005.3,--952.3265.8,-2.8,-0.57196.7,863.5,2350.863.3,-1.3,-0.67制动右侧-633.3,-982.1,-1436.3-47.3,29.2,-0.36-503.3,5-92.9,859-46.8，34.6,0.3侧滑340.5,1187.3,1700.628.2,-14.5,0.19-32.2,631.1,-921.733.2,-12.2,0.002垂直-194.4,-1005.3,-952.32-65.8,-2.8,0.57196.7,-863.5,2350.8-63.3,-1.3,0.67 二、结构强度有限元分析 本项目采用的有限元分析，其前置处理采用汇众公司已有的MSC/PATRAN软件，解算器采用MSC/PATRAN ADVANCAE FEA软件。 MSC/PATRAN和MSC/PATRAN ADVANCAE FEA软件都是国际著名有限元分析商MSC的产品。 MSC/PATRAN最早由美国宇航局（NASA）倡导开发，是工业领域最著名的并行框架式有限元前后置处理及分析系统，其开放式、多功能的体系结构是可将工程设计、工程分析，结果评估、用户化和交互图形界面集于一身的完整CAE集成环境。 MSC/PATRAN ADVANCAE FEA是以非线性算法为基础求解复杂结构问题的高级通用非线性有限元程序，其强大的非线性功能可用于求解静力、动力、非线性、热场及各类接触问题等，可解决各种复杂的工程问题。 1）几何模型读入： 金杯公司提供后桥焊接总成的3维CATIA曲面模型，经过IGES转换后读入UGII，经过曲面编辑、修改、补洞、缝合等编辑，以PARASOLID格式读入PATRAN。读入PATRAN的3维几何模型见图二。 图二 读入PATRAN的后桥焊接总成的3维几何模型 整个3维几何模型共计有：点1565个，曲线 2391 条，曲面 836 张。 2）有限元模型： 整个网格划分为以二维Quad4四边形网格为主，局部 以Tria3三角形网格为辅的paver mesh板壳单元 用MPS 摸拟焊点和前后横臂结构的简化。 有限元模型共有节点 16400 个、单元 15793 个，多点约束163个。 有限元模型见图三。 图中，白色分Quad4四边形网格、绿色为Tria3三角形网格，红色为MPS单元摸拟的焊点和前后横臂结构。 图三 有限元模型图 3）载荷： a、约束D1： 三个工