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隨著有限單元法的不斷發(fā)展，有限元法成為一種內(nèi)涵豐富、應(yīng)用廣泛并且實用高效的數(shù)值分析方法，它不僅能應(yīng)用于結(jié)構(gòu)分析，還能解決可歸結(jié)為場問題的工程分析。如今在汽車產(chǎn)品開發(fā)中，廣泛采用了有限元分析技術(shù)來提高產(chǎn)品的開發(fā)能力。通過強度分析，可大幅提高產(chǎn)品性能及其設(shè)計質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)費用，同時可避免產(chǎn)品投放市場初期經(jīng)常出現(xiàn)的一些質(zhì)量問題。發(fā)動機支架是汽車結(jié)構(gòu)中的重要零件，支架的破壞將嚴(yán)重影響汽車安全性。由于傳統(tǒng)汽車零件強度校核是通過試驗方法來完成的，所以試驗周期長、設(shè)備投資大、試驗費用昂貴，不能滿足對汽車零件試驗高效率和高精度的要求。因此，在產(chǎn)品開發(fā)時，必須對零件強度進行校核。UG軟件不但具有一般的靜力強度分析功能，而且還具有很強的數(shù)值運算能力和高效的求解技術(shù)。研究運用有限元分析，在UG仿真平臺上對汽車發(fā)動機支架進行結(jié)構(gòu)強度分析。
采用有限元法對發(fā)動機支架進行仿真分析，此算法是將所要分析的結(jié)構(gòu)劃分為有限單元，然后選擇單元的位移模式，建立結(jié)構(gòu)的平衡方程。由整體到分塊，再從分塊到整體，采用分塊近似插值函數(shù)去逼近整體連續(xù)函數(shù)，使連續(xù)體力學(xué)問題得到整體離散逼近。
運用UG軟件建立發(fā)動機支架的有限元仿真模型，模型建立的一般過程包括三維模型的建立、網(wǎng)格劃分、施加邊界條件與載荷、求解計算等。基于UG軟件的參數(shù)化建模，可使發(fā)動機支架各個結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸參數(shù)隨時根據(jù)設(shè)計結(jié)果進行修改，基于特征的實體建模，可使發(fā)動機支架經(jīng)過迭加、相交、相切等操作而完成。為實現(xiàn)仿真實體模型的輸出要求，利用UG軟件，采用參數(shù)化和基于特征的實體建模相結(jié)合的方式對發(fā)動機支架進行三維模型建立。在建模過程中，為減小模型的特征數(shù)、降低網(wǎng)格單元數(shù)和縮短計算時間，忽略了對實際問題研究沒有影響的細(xì)小特征，如小圓角及小孔等。三維模型建立后，可在CAD模式界面下將其直接導(dǎo)入到CAE模式進行有限元網(wǎng)格劃分等工作，從而避免了不同軟件之間進行模型數(shù)據(jù)傳遞的失真問題。
劃分網(wǎng)格是建立有限元模型的一個重要環(huán)節(jié)，需要考慮較多的問題，所劃分的網(wǎng)格關(guān)系到有限元分析的規(guī)模、速度、精度以及計算的成敗。在靜力強度分析時，如果僅計算結(jié)構(gòu)的變形，網(wǎng)格數(shù)量可以少一些。如果計算應(yīng)力，則需在精度要求相同的情況下選取相對較多的網(wǎng)格。在靜力強度分析時，采用相對較多的網(wǎng)格。在發(fā)動機支架劃分網(wǎng)格時，采用三維四面體單元網(wǎng)格，網(wǎng)格大小為5mm，進行整體智能網(wǎng)格劃分，然后在重點關(guān)心的區(qū)域進行人工控制網(wǎng)格劃分，以便有限元計算結(jié)果更符合實際情況。有限元網(wǎng)格模型如圖所示。同時，分析采用的材料密度為7350kg/m3，楊氏模量為173GPa，泊松比為0.3，屈服強度為320MPa，抗拉強度為500MPa。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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