碰撞分析FEM建模指南.docx

碰撞分析FEM建模指南建立一般性的隼有限元模型原同叁考隙亨毅嘉的（1） “羟品H彝中品的重要性”（2） “分析性檬隼及其效益”（3） “隼耐疲劳分析-算檄羟生的道路载荷和鹰力分析”（4） “缺乏混脸的隼辆结情分析”和本文中的蓝颜色字髓。一、车身模型建模要求1、 建模工具软件AltairHyperMesh2、 建模总则工欲善其事，必先利其器。有限元模型是仿真的基磁，数模交接畤，数模的谖必须是速的。要保Ig数模的完整性，近数模的面必须要有共同谖。畿即由建模人具依照建模手册行事建立有限元模型的畤HJ是估整偃!铝楠J三力分析耗畤的百分之七十。遗憾的是言午多分析人具没有介入有限元的建模工作，因此儒管分析幺吉果是和汨唁式的结果有基分析人具很辘能在有偏差的有限元模型上做有的直献，更不要增谨工作的效率。有限元模型是言十人依照分析人的要求，符CAD的焊黠，焊和面交给建模人具。若工¥兄畲醇致焊黠破裂，可以符焊黠模擦成六毫米见方的固艘里元，来示金斶失败。焊黠是必需要投影在翻谖的面上以保覃元的一致性。前彳及搐凰玻璃和窗框之IW是黏膜言I人具J三B符搐凰玻璃的最下厨面交建模人具。黏蓼可以用固醴单元模擦，它的厚度就是搐凰玻璃底面和窗框金婚Si的空隙。软件虽隹然有自我接斶面的算法，最好是逗撵性的IB用。建模H寺嗅便符接斶面，被接斶面一封一封的建立。1 ）、卓辆有限元分析镀金零件模的罩元是探用目前公精碓度最佳的MrrC4段军元（ADINA,ANSYS,LSDYNA都有MrrC4段罩元）。MITC4罩元Ig有的特性是：不用特殊段原理。不曾有军元燮形而能量不燮的缺陷。在薄分析中没有抱死苏!象。波有可a第的参数。精碓度不曾因格形状而受影辔（NEWTONCOTESFORMULAS）0是全集分军元（GAUSSFORMULAS）0薄段分析需用十六®!,粘军元，罩元形成/«可延伸至低次军元，即三第黠军元有雨高式（GAUSS）稹分黠，四第钻军元有三高式（GAUSS）稹分黠。2）、每个零件的FE模型建立在几何模型的中面。如果CAD模型为实体模型应抽取中面进行网格划分，如果原CAD数模是上表面或下表面时，网格划分完后单元应偏移到中面。3）、不允许有单元贯穿中心对称面，位于对称中面的单元节点应布置在对称中心。4）、统一单位制为：毫米（mm）、秒（s）、吨（t）、牛顿（N）O5）、同一厚度的零件，也要有他别的PID,该零件的PID应是唯一的，不同厚度的零件和不同材料的零件应分割成相应的Part并赋予相应的PID。6）、每个零件及相应的属性特征命名规则如下：PID_零件名称、SID_零件名称、MID_零件名称。7）、每个Part对应唯一的单元特征属性（SlD）和唯一的材料属性（MID）,且对应的ID号码相同即：PID=SID=MIDo8）符主簿的整卓有限元模型分别鹰用于不同的碰撞分析。左右主擎分析的有限元模型可以依撼不同的跳撞分析工况再予以癌域性的分。所有的非畿性分析软件都有自我接斶面，但是不宜滥用；建花钻畤艮另建立傅统的一举理寸接解面和被接斶面。接斶面和被接斶面的格大小鹰相常。零件在街屋彳爰的厚度是不均匀的，在耐疲和跳撞音式瞬中，往往金喝失金厚度是比同部件较薄；最理想的有限元模型是金街屋彳爰的成品，3、 网格划分要求察格粗ffl之收敛，是典罩元的皙量，军元的形成方式有M机是典单元厚度上的稹分黠数目有是奥接斶面的公式化有!机加上焊黠的模擦方法，和格的走向都曾封收敛情成影辔。格太黜即浪音上算畤IW,格太粗且IJ祇能示出低隋的曲率屈曲模憩。格的大小制分是根撼分析的精碓度要求而定，唯有用碓定收敛的格尺寸，分析的果在造槿状憩下才不曾改燮，,l有意兼。正硅的楠格大小是可谩多次Jg先分析，比较幺吉果，或是由判断燮型圈I的柔滑度得知。正规的做法是依照铝桶分析彳灸的等Iffi力畿的延性光滑度卷型，要知道il谩程是必要的。蹦撞畴曾折叠的楔部位或是曾折叠的卓身部位其接斶面的格大小可以细分卷一至三毫米，否即畲影辔燮形位置破塌分析结果；HO建是分析的量是不容折衷，罩元的量按比例减低和单元的量按比例增加的做法是不允的，因JS言十算11IW的步骤是不容人舄的折衷。1）碰撞变形区域的网格平均长度为IOnlm,网格最小尺寸不小于5mm（零件结构中有加强筋和槽的位置网格最小尺寸可为4mm）,网格最大长度不大于12uno正面碰撞：A柱与B柱中间位置以前的所有镀金零件（车门除外），包括纵梁、纵梁前段、防撞梁、翼子板支撑结构等的平均单元长度为8mm；侧面碰撞：前后从A柱至C柱（包括A柱与C柱），横向左半部所有零件及其某些零件的左半部（框内的零件及其某些零件的框内部分）；背面碰撞：C立柱（包括C立柱）以后的所有零件及其某些零件的后部（车门除外）。2）、非碰撞变形区域的单元平均尺寸为15mm,最小网格尺寸不小于5m.3）、每个零件单元之间不许有穿透发生，整个FE模型进行穿透检测，不允许有穿透产生。穿透检查时建议设置零件厚度系数为0.65。4）、网格质量要求ELEMENTGUIDELINESCriterionMust1ElementLength-minimum5mm4mm2Aspectratio2.03.03Warpage10<154Jacobian0.65Skewness45606QUADelementminimuminternalangle45040o7QUADelementmaximuminternalangle1350140o8TRIAelementminimuminternalangle30o20o910TRIAelementmaximuminternalangleTotalnumberoftriangles120o5%135o 每个零件网格划分完成后，检查网格质量满足上面要求; 每个零件网格内部不能有多余的自由边出现 每个零件的网格单元法向方向相同 不允许有重复节点 不允许有重复单元 二个或者多个三角形单元不允许共用一个节点Three t hang Ies connected to the same grid point(a)Only one triangle per grid point(b)5）圆角处理格允言午小到一至雨毫米。圆角半径小于4mm,圆角弧边上不用划分节点圆角半径大于5mm,圆角弧边上划分二排或多排单元6）、翻边处理焊边上至少划分二排单元为了保证焊点与单元垂直，应该保证焊边的初始形状，焊边单元不应有多余的角度产生。（b）7）、包边和折叠结构的处理Different PlD with combine thickness of both sheet metal is set对于车身结构中四门二盖以及其它结构中有包边和折叠结构，用五陷Jga复合材料罩元（即金薄膜，金薄膜，金,金腐摩擦力可由摩擦系数和包遏的屋力算出。处理如下图所示。8）、孔的处理a）螺栓孔对于螺栓连接孔，孔边至少布置6个节点且节点个数为偶数，周围做一圈washer0当孔边单元最小长度小于4mm时可以扩大孔的直径使其达到网格质量要求。螺栓孔直径小于5mm时，该孔可以直接去掉不模拟，但螺栓孔中心位置应布置一节点为以后模型连接时使用。b）斜接孔处理用于钾接的孔直接去掉不模拟9）、焊点模拟焊粘在跳撞Ig域用六毫米见方的六面艘军元模据其它部位的焊,粘可以跤粘模掇之。焊点单元采用MATloo的*Element_BEAM单元或者hexa六面体单元模拟，焊点材料属性选用NiATlOO号材料模型。Element_BEAM或者hexa六面体单元对于气体保护焊结构的连接，采用TIED_NODES_TO_SURFACE的连接形雨片金月蓼黏膜可逗撵能分JS失败的典型三合材料单元。搐Ja玻璃模擦法可用三Jf（即玻璃，PVC,玻璃）及五Jf（即玻璃，PVC,玻璃，黑色黏力冢金的合材料军元。Be参照I谏亨毅嘉的“卓畅耐疲劳分析”。对于车身中车门、发动机罩、后备箱盖的内外板部分连接采用胶粘结构采用六面体实体单元模拟胶粘连接，材料赋予相应的粘胶材料属性。模型中实体单元与内外板连接可以采用节点重合形式，也可以采用TIED_NODES_TO_SURFACE或者TIED_SURFACE_TO_SURFACE连接前后挡风玻璃采用橡胶连接结构，采用六面体实体单元模拟橡胶连接,材料赋予相应的橡胶材料属性。模型中橡胶实体单元与车体连接可以采用节点重合形式，也可以采用TIED_NODES_T(LSURFACE或者TIED_SURFACE_T(LSURFACE连接。胶粘连接同样可以采用弹簧单元模拟连接，需设置XYZ三个方向的弹簧刚度。IlX较接跤大小形状，因隼而累；跤的功能是旋醇。在正常的跳撞工沆可用固艘单元，或是罩元，加上一l接斶面。如是才可以正碓地符部件的力互相傅遮。对于车门绞链、底盘零部件中涉及到的各种绞链连接结构，相对应的采用绞链单元模拟：CONSTRAINED_JOINT_SPHERICALCONSTRAINED_JOINT_REVOLUTECONSTRAINED_JOINT_CYLINDRICALCONSTRAINED_JOINT_PLANARCoNSTRAInedjointjjniversalCONSTRAINEDJOINTTRANSLATIONALUniversaljointTranslationaljoint12）、零件几何结构模型中工艺加强筋和工艺槽的处理加强筋自有其功用，不可删除。对于碰撞变形区域的加强筋和工艺槽结构尽量要保留其原始结构形状。13）、斜边的处理对于一些零部件的结构存在斜边，网格划分过程中应使网格的走向与边界垂直。格的走向鹰依撼跳撞H寺的鹰力波的方向，或是垂直，或是平行。二、底盘、动力传动系统模型建模要求照隙亨毅嘉的“率耐疲劳分析”。一般要求掌握好部件的模擦是必要的。因舄前面部件的燮形影辔到彳及面部件燮形的位置和畤段，影簪到卓辆跳撞峰值的畤段；封感鹰器是检舄WJ维。彝勤檄的安装塾，螺栓材料，襦套的腐性，泡沫，塑料，木复合材料等材料的测就数撼是不可缺少的。要碓定每他部件的重量和重心和物一致。要碓定每倜部件的速接，部件耍隼身速接是和物一致。要碓定力的傅醇方向不赞生偏差；橡BS塾，速杆，橡）1禄套IS用固醴单元模威橡月蓼勰套的金面和橡月罢速接地方是分不明的，可探用同一第黠。原划上副卓架是使用固醴罩元模掇，在固IS罩元不可避免的黜小畤，可用刚«1罩元取代。一H接微面的建立是必要的。底盘和动力传动系统模拟模型的建立时，每个零部件应分割成不同的Part,并且每个Part赋予相应的材料属性。每个Part的属性ID号码相同即：PID=SID=MIDo底盘和动力传动系统可以分割成如下的几个部件总成