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1 发动机悬置有限元分析目录一、有限元分析简介……………………………………………… 2 1. 有限元分析的概念………………………………………………… 2 2. 有限元分析的意义………………………………………………… 2 3. 有限元分析的基本步骤…………………………………………… 3 4. 有限元分析软件…………………………………………………… 3 二、橡胶减震弹簧结构分析……………………………………… 4 三、橡胶减震弹簧有限元分析实践……………………………… 5 1. 三维模型的建立…………………………………………………… 5 2. 模型的导入………………………………………………………… 6 3. 模型的离散………………………………………………………… 8 4. 模型特征参数和扰动参数的定义………………………………… 11 5. 执行有限元分析计算……………………………………………… 19 6. 结果分析与处理…………………………………………………… 20 2 一、有限元分析简介 1. 有限元分析的概念有限元方法是用于求解工程中各类问题的数值方法。应力分析中稳态的、瞬态的、线性的或非线性的问题以及热传导、流体流动和电磁学中的问题都可以用有限元方法进行分析解决。工程问题一般是物理情况的数学模型, 包括边界条件、特征参数和扰动参数。可能的情况下, 由给定的条件可以得到系统的精确行为。在许多实际工程问题中, 由于控制微风方程组的复杂性或边界条件和初值条件的难以确定性, 我们一般不能得到系统的精确解。为解决这个问题, 我们需要借助于数值方法来近似。解析解表明了系统在任何点上的精确行为,而数值解只在称为节点的离散点上近似于解析解。任何数值解法的第一步都是离散化。这一过程将系统分为一些子区域和节点。数值解法可以分为两大类: 有限差分法和有限元方法。有限差分法难以解决带有复杂几何条件和复杂边界条件的问题。有限元方法使用公式方法而不是微分方法来建立系统的代数方程组, 并假设代表每个元素的近似函数是连续的, 通过结合各单独的解产生系统的完全解。 2. 有限元分析的意义验证一个系统的优劣,可以通过试验检验。对于设计人员来说, 设计对象的结果往往是非常复杂和多样的, 难以建立实际模型逐一验证其性能。这时, 可以运用有限元分析软件, 用有限元方法对其进行 3 理论的计算,检验其是否满足设计要求。有限元分析的优点在于:解决试验难以模拟的情况下的问题;节省试验成本;缩短验证时间,提高开发效率。 3. 有限元分析的基本步骤预处理阶段: (1 )建立求解域并将之离散化成有限元,即将问题分解成节点和单元。(2 )假设代表单元物理行为的形函数,即假设代表单元解的近似连续函数。(3 )对单元建立方程。(4 )将单元组合成总体的问题,构造总体刚度矩阵。(5 )应用边界条件、初值条件和负荷。解决阶段: (6 )求解线性或非线性的微分方程组,以得到节点的值。后处理阶段: (7 )得到其他重要的信息。 4. 有限元分析软件目前,功能最强大、应用范围最广泛的有限元分析软件应当是 ANSYS 。除此之外,还有 等有限元分析软件。 是功能齐全的高级非线性有限元软件,体现了近 40 年来有限元分析的理论方法和软件实践的完美结合。它具有极强的结构分析能力, 可以 4 处理各种线性和非线性构分析, 包括线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。二、橡胶减震弹簧结构分析橡胶减震弹簧在悬架系统中是一个非常重要的结构件, 该部件受力较大,并且受力情况比较复杂。所以对动静刚度有较严格的要求, 如果性能参数设置不合理将严重降低整车的平顺性能和安全性, 故必须对其进行刚度和强度分析。它下部通过一组螺栓与车桥连接,上部通过螺栓与车架连接,从四个点支撑车架。正常行驶时能够有效衰减因路面颠簸产生的振动。单个件要满足按实际安装位置承载 30-80KN 时的垂向静刚度为 (1± 15%)KN/mm 。其结构形式如图 1 所示: 图1 :橡胶减震弹簧结构形式 5 三、发动机悬置有限元分析实践 1. 二维图纸的前期处理公司统一采用浩辰 CAD 作为二维绘图软件。绘图过程中应采用公制单位,按 1:1 的比例, 精确绘制。有限元分析中, 有以下几种特征会对离散过程或者分析结果产生不良影响, 因此在绘图过程中要对其进行必要的处理。第一种:小的圆角、倒角(一般小于 5mm ) 。这种特征在实际工况下的确有可能产生一定程度的应力集中, 但在有限元分析中更多的是产生虚假最大应力点, 影响人们的判断, 因此一定要删除。这样做不但可以提高分析结果的可信度, 而且可以节省计算时间( 在其