白車身模態(tài)分析流程、建模指導書及標準

1、白車身模態(tài)分析流程及建模標準,概述,1.幾何模型修正 2.幾何模型讀取 3.單元尺寸的定義和模型劃分 4.模型的合并 5.施加載荷和邊界條件 6.分析計算 7.結果的后處理 8.修改設計,分析流程圖,幾何模型修正,幾何模型讀取,單元尺寸的定義和模型劃分,模型的合并,施加載荷和邊界條件,結果的后處理,修改設計,幾何模型修正,在建立幾何模型的過程中,有可能發(fā)生幾何特征缺失或者產(chǎn)生一些不必要的小碎面，這些幾何錯誤都需要進行清理，否則會影響有限元模型的質(zhì)量、計算的精度和速度，具體的方法是進行縫合、修補或合并?？梢詫個面合并成一個面（此種方法只限對模型質(zhì)量要求不高的情況），但關鍵的特征線應該保留，如拐

2、角、和孔等。,幾何模型修正,SURFACE EDIT,1,2,3,1,Can use simultaneously with all surfaces,Surfaces have continuous slope,PATRAN相關的幾何模型修正,Point 35,Parametric Surface 6,Trimmed surface with hole,Trimmed surface 8 with hole,Parametric surface without hole,Trimmed surface 4,Remove Vertex,Parametric surface,Point 44,P

3、arametric Surface 2,New Vertex,Trimmed surface,幾何模型讀取,：一般公司的數(shù)學模型都按照層管理的模式進行，通常不同的層存儲不同的信息，在模型讀入后，可以將多余的層刪除，將有用的面移入當前層中，如條件允許可以將當前層的名稱改成零件名稱。便于以后添加材料性質(zhì)卡和辨別零件。PATRAN可以較為方便的將整車的各個不同的零件進行分組并進行管理,CAE模型的建立,根據(jù)計算機的能力和要求的精度確定合適的網(wǎng)格大小，劃分網(wǎng)格。如果機器的能力和時間允許，可以將單元尺寸劃分的小一些（但不能太小），如可以按照碰撞的計算要求進行劃分，這樣同一個模型既能夠計算模態(tài)分析，有可以

4、模擬碰撞.,網(wǎng)格劃分Advanced Surface Mesher,Benefits Drastically reduce analysis modeling time the same part can now be meshed in less than a minute originally, it would take at least 30 minutes Reduce cost Increase productivity Build quality finite element models with minimal user interaction,User Scenario 1

5、,Verify : Surface : Boundary Many internal free edges,User Scenario 1,Verify : Surface : Boundary Many internal free edges,Overlapped Surface boundaries,Gap,User Scenario 1,Create initial tri-mesh Pseudo surfaces,Initial Mesh,User Scenario 1,Create initial tri-mesh Pseudo surfaces,User Scenario 1,Ps

6、eudo surface cleanup Verify element free edges,Cleanup,Verify Free edges,User Scenario 1,Pseudo surface cleanup Create congruent meshes (based on user defined tolerance) Select initial tri-mesh Set tolerance to .1 194 new elements created 293 free edges have been stitched Verify free edges again All

7、 internal free edges and overlaps have been eliminated 2 gaps needs to be manually stitched,Make Congruent,User Scenario 1,Pseudo surface cleanup Stitch free edges Select free edge Use “ Free Edge of 2D Element“ selection icon Use polygon pick to select the entire gap Repeat for all known gaps,Stitc

8、hing,This tool will close the gaps of areas defined by the selected edges. Also, This tool will close the gaps without any checking of tolerance values.,User Scenario 1,Additional manual mesh simplification Merge pseudo faces to eliminate skewed or sliver surfaces Create higher quality final mesh,Si

9、mplify,Merge 16 pseudo faces into 1 face,Merge Faces,User Scenario 1,Additional manual mesh simplification,1 face,User Scenario 1,Create Final Mesh Select all pseudo faces Enter desired final element size,Final Mesh,CAE模型網(wǎng)格質(zhì)量控制,如果要得到精度較高的計算結果,網(wǎng)格的質(zhì)量是是至關重要的.相對于模態(tài)分析求解網(wǎng)格控制如下 單元翹曲角：不大于20度 單元長度 ：通常按照10mm劃

10、分，但最小單元長度不要小于5mm。 單元長寬比：小于1：5 雅各比 ：大于0.5 最小四邊形內(nèi)角：大于40度 最大四邊形內(nèi)角：小于135度 最小三角形內(nèi)角：大于15度 最大三角形內(nèi)角：小于140度 三角形占全部單元比例：整個模型最好小于10%，最多不多于15%，對單個零件的要求可以放松，最多可到30%（小零件）。,IRREGULARITY CHECKS,General mesh/element checks Boundary or “Crack” detection Elements Duplication Normals Nodal connectivity Jacobian Element

11、 specific distortion checks Deviation form basic shaped elements, i.e. taper Curvature and singularity tests for quadratic elements Color-coding based on node or element ID numbers,VERIFY ELEMENT BOUNDARY,Plots the boundary as free edges, or optionally free faces Free edge/face of an element is the

12、edge/face of the element not common (tied to) with others Cracks or free edges appear along geometric boundaries prior to equivalencing,VERIFY ELEMENT BOUNDARY FREE EDGES,Hex mesh example:,Hex mesh,Free edge display before equivalencing,Free edge display* after equivalencing,Tet mesh,Free edge displ

13、ay before equivalencing,Free edge display after equivalencing,Tet mesh example:,Dashed (blank) area indicates more than one tet,Solid line indicates only one tet,DISTORTION CHECK OF HEX ELEMENTS,TYPICAL VERIFY FORM,Aspect,Warp,Skew,Taper,模型的合并,一個白車身由若干個零件組成，模型的合并是一個復雜的事情。一般情況下有兩種辦法：一種是先進行各大總成的合并，如側(cè)圍

14、、地板等，各個總成合并完成后，再進行白車身的合并。此種辦法比較簡單，而且焊接順序可以結合車間的焊接順序進行，比較容易理解，建議初學者使用。另一種辦法是將所有的模型全部讀入，然后依次將各個零件進行焊接。按照此種辦法，需要對車身結構和焊接非常了解，連接過程中經(jīng)常會遺漏部分焊點，需要反復幾次計算才能全部完成。但這種方法有助對白車身的透徹了解。建議熟練后采用。,焊點的連接方式,在給出的焊點坐標附近，用兩個RBE2單元連接，或采用一個零件（厚度較大的零件）的節(jié)點做主點，相連零件的兩個節(jié)點做從點的方法。三層板件焊接，中間點作為主點。一般不推薦一個焊點只采用一個RBE2單元（只有兩個節(jié)點連接）的方式。,施加載荷和邊界條件,這是有限元模型的精華，所有令人喪氣、郁悶的過程都集中于此，但是當計算結果比較成功的時候，帶來的樂趣也是讓人興奮的。這一步需要的是經(jīng)驗和根據(jù)經(jīng)驗做出某種簡化或者取舍的勇氣，尤其是在靜力和頻率響應計算中。而模態(tài)分析可以算是有限元分析中最簡單的邊界條件，計算過程只要注意一下單位的統(tǒng)一問題就可以了。,分析計算,現(xiàn)代CAE軟件的功能大大的加強,使得這步操作基本上不再需要人工干預了。只要在計算大