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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(shí)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(chǎng)問(wèn)題的工程分析。如今在汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，廣泛采用了有限元分析技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。通過(guò)強(qiáng)度分析，可大幅提高產(chǎn)品性能及其設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用，同時(shí)可避免產(chǎn)品投放市場(chǎng)初期經(jīng)常出現(xiàn)的一些質(zhì)量問(wèn)題。發(fā)動(dòng)機(jī)支架是汽車(chē)結(jié)構(gòu)中的重要零件，支架的破壞將嚴(yán)重影響汽車(chē)安全性。由于傳統(tǒng)汽車(chē)零件強(qiáng)度校核是通過(guò)試驗(yàn)方法來(lái)完成的，所以試驗(yàn)周期長(zhǎng)、設(shè)備投資大、試驗(yàn)費(fèi)用昂貴，不能滿足對(duì)汽車(chē)零件試驗(yàn)高效率和高精度的要求。因此，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，必須對(duì)零件強(qiáng)度進(jìn)行校核。UG軟件不但具有一般的靜力強(qiáng)度分析功能，而且還具有很強(qiáng)的數(shù)值運(yùn)算能力和高效的求解技術(shù)。研究運(yùn)用有限元分析，在UG仿真平臺(tái)上對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析。
采用有限元法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)支架進(jìn)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?gòu)姆謮K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(wèn)題得到整體離散逼近。
運(yùn)用UG軟件建立發(fā)動(dòng)機(jī)支架的有限元仿真模型，模型建立的一般過(guò)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(jì)算等。基于UG軟件的參數(shù)化建模，可使發(fā)動(dòng)機(jī)支架各個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)隨時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修改，基于特征的實(shí)體建模，可使發(fā)動(dòng)機(jī)支架經(jīng)過(guò)迭加、相交、相切等操作而完成。為實(shí)現(xiàn)仿真實(shí)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(shí)體建模相結(jié)合的方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)支架進(jìn)行三維模型建立。在建模過(guò)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(jì)算時(shí)間，忽略了對(duì)實(shí)際問(wèn)題研究沒(méi)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(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分等工作，從而避免了不同軟件之間進(jìn)行模型數(shù)據(jù)傳遞的失真問(wèn)題。
劃分網(wǎng)格是建立有限元模型的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，需要考慮較多的問(wèn)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(jì)算的成敗。在靜力強(qiáng)度分析時(shí)，如果僅計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形，網(wǎng)格數(shù)量可以少一些。如果計(jì)算應(yīng)力，則需在精度要求相同的情況下選取相對(duì)較多的網(wǎng)格。在靜力強(qiáng)度分析時(shí)，采用相對(duì)較多的網(wǎng)格。在發(fā)動(dòng)機(jī)支架劃分網(wǎng)格時(shí)，采用三維四面體單元網(wǎng)格，網(wǎng)格大小為5mm，進(jìn)行整體智能網(wǎng)格劃分，然后在重點(diǎn)關(guān)心的區(qū)域進(jìn)行人工控制網(wǎng)格劃分，以便有限元計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際情況。有限元網(wǎng)格模型如圖所示。同時(shí)，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(qiáng)度為320MPa，抗拉強(qiáng)度為500MPa。
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