懸架整車性能Hypermesh有限元分析仿真試驗指導(dǎo)書

1、懸架整車性能Hypermesh有限元分析仿真試驗指導(dǎo)書吉林大學(xué)汽車實驗室 編寫：李 靜 2013年10月一、 實驗?zāi)康?1) 掌握應(yīng)用有限元仿真方法分析懸架零部件的方法。(2) 了解有限元的基本思想，通過轉(zhuǎn)向節(jié)強度分析實驗，掌握有限元分析基本步驟。(3) 熟悉HyperMesh軟件的面板，掌握HyperMesh10.0菜單布局結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)使用各類菜單操作。二、 實驗用儀器設(shè)備及軟件HyperMesh10.0能完成Hypermesh建模及計算的筆記本電腦或臺式機。三、 操作步驟1 打開hypermesh,在User Profiles 窗口選擇Nastran選項圖1 選擇求解器2 導(dǎo)入模型,如圖2所

2、示,三中方式任選其一:a. File Openb. File Importc. 單擊工具欄上的Import按鈕單擊主菜單欄上方工具欄的按鈕,使模型以帶表面和邊框的形式顯示(圖3):圖2 導(dǎo)入CAD模型圖3 改變顯示方式3 刪除實體單擊快捷鍵F2(刪除),出現(xiàn)如圖4所示面板,單擊左上角的倒三角符號,在出現(xiàn)的面板 圖4 刪除面板中選擇solids, 若當(dāng)前面板沒有solids選項,則單擊左右換頁鍵如圖5所示:圖5 選擇實體接下來左鍵單擊黃色的solids選框,出現(xiàn)如圖6所示面板,選擇all或者displayed,這時整個實體模型被選中,單擊主面板右上角delete entity按鈕,刪除實體。圖6

3、 選中全部實體4 幾何清理單擊快捷鍵F11(快速幾何編輯)，出現(xiàn)如圖7所示快速編輯面板，使用相關(guān)功能對轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行快速清理編輯，如添加、刪除點，合并邊，壓縮邊等，編輯完成后點擊return。圖7快速幾何編輯面板清除倒角選擇Geom頁面菜單，在Geom面板上選擇defeature，出現(xiàn)如圖8所示面板，選擇surf fillets，將min radius改為0.1，max radius改為3，單擊find，出現(xiàn)如圖9所示面板，圖8 defeature面板單擊surfs選框，確保其出于選中狀態(tài)（高亮），然后再單擊轉(zhuǎn)向節(jié)上需要去除的倒角面，再點擊remove如圖10所示圖9 倒角清除面板消除前 消除后

4、圖10 消除倒角自動清理在頁面菜單欄,單擊Geom,進(jìn)入Geom面板,單擊autocleanup,如圖11所示圖10 選擇autocleanup在autocleanup面板(如圖12),單擊surfs選框,在他不出的面板中選擇all,單擊Topology cleanup parameters下方切換按鈕,切換成use current parameters,單擊edit parameters,出現(xiàn)parameters File Editor 面板,將Target element size設(shè)置為3(如圖13),單擊OK返回autocleanup面板圖12 autocleanup面板圖13 para

5、meters File Editor單擊Elements quality criteria下方切換按鈕,切換成use current criteria,單擊edit criteria(如圖12),出現(xiàn)Criteria File Editor面板,將Target element size設(shè)置為3,Min Size設(shè)置為1, Max Size設(shè)置為6(如圖14), 單擊OK返回autocleanup面板,單擊右上角autocleanup進(jìn)行自動清理。圖14 Criteria File Editor面板5 2維網(wǎng)格劃分在標(biāo)簽區(qū)依次單擊Modemodel view 在Component標(biāo)簽上右擊，選擇

6、Create，在彈出的對話框中輸入名稱“2D_element”單擊Create退出（如圖15所示）。圖15 創(chuàng)建2維網(wǎng)格部件在頁面菜單欄,單擊2D,進(jìn)入2D面板如圖16所示，單擊automesh 出現(xiàn)automesh面板圖16 2D面板在彈出的automesh面板單擊左上角的下拉按鈕，選擇surfs，單擊surfs選框，在彈出的對話框中選擇all，在下側(cè)的網(wǎng)格劃分方式選擇QI optimize，element size 填3，mesh type 選mixed，將QI標(biāo)準(zhǔn)切換為use current crieria依次選擇elems to current comp，first order最后點擊

7、mesh，自動劃分網(wǎng)格，點return返回，如圖17所示。圖17 自動劃分網(wǎng)格6 3維網(wǎng)格建立在標(biāo)簽區(qū)依次單擊Modemodel view 在Component標(biāo)簽上右擊，選擇Create，在彈出的對話框中輸入名稱“3D_element”單擊Create退出，參考圖15。在頁面菜單欄,單擊3D,進(jìn)入3D面板如圖18所示，單擊tetramesh 出現(xiàn)tetramesh面板，網(wǎng)格劃分方式選tetra mesh點擊select trias/quads to tetra mesh下拉菜單選擇mesh，單擊mesh選框，在彈出的面板中選all，其他設(shè)置如圖19所示，點擊mesh，建立3D網(wǎng)格，點擊ret

8、urn返回。圖18 3D面板圖19 tetramesh面板設(shè)置7 建立材料卡片點擊菜單欄Materials，在下拉菜單中選擇Create；或者在工具欄點擊材料圖標(biāo)進(jìn)入材料面板如圖20所示。本實例所用轉(zhuǎn)向節(jié)的材料為球墨鑄鐵，牌號為QT500，彈性模量147GPa，屈服極限維320MPa，泊松比0.25，密度7200Kg/m3，在材料mat name一欄輸入材料的名字“QT500”顏色任選，type選all或者ISOTROPIC，card image選擇MAT1，如圖21所示，點擊create/edit，進(jìn)入材料屬性卡編輯面板，單擊材料屬性卡片的彈性模量E，輸入1.5 e5，單擊泊松比G，輸入0.

9、25，單擊密度GHO，輸入7.2e-9，點熱突然返回，如圖22所示圖20 創(chuàng)建材料屬性卡片圖21 創(chuàng)建材料圖22 輸入材料參數(shù)8 創(chuàng)建屬性在點擊菜單欄Properties，在下拉菜單中選擇Create；或者在工具欄點擊屬性圖標(biāo)進(jìn)入屬性面板如圖23所示。在prop name一欄輸入PSOLID，color任意，type選3D，card image選PSOLID，material選上一步建立的QT500材料，點擊create創(chuàng)建單元格屬性（如圖24所示），點擊return返回圖23單元格屬性卡片圖24 創(chuàng)建單元格屬性9 給單元格賦屬性在工具欄點擊組件圖標(biāo)進(jìn)入屬性面板如圖23所示。單擊左側(cè)的upda

10、te選項，再單擊comps選框在彈出的面板中選中3D_element組件，點return返回，此時整個3維網(wǎng)格處于選中狀態(tài)，在屬性切換框，將no property切換為property，單擊property后面選框，選擇上一步建立的PSOLID屬性，此時下面card image = PSOLID，material = QT500，ard image = MAT1，點擊update，給網(wǎng)格賦屬性，點return返回,如圖25所示。圖25 給3D單元格賦屬性10 建立載荷集在點擊菜單欄Collectors，在下拉菜單中選擇Create；在下級菜單中選擇Load Collectors, 或者在工具欄

11、點擊Load Collectors圖標(biāo)進(jìn)入Load Collectors面板,在左側(cè)操作選項出選擇create,在loadcol name輸入load1,點擊右上角create按鈕,創(chuàng)建載荷集,點return返回主菜單,如圖26所示。圖26創(chuàng)建載荷集11 建立連接前面我們講到了用ADAMS提取載荷,這里我們用ADAMS提取的轉(zhuǎn)向節(jié)受力點和受力分別為：車輪中心處：受力點坐標(biāo)（-0.002，-515.756，-24.88），所受力（1803，-3.63157，2127.82），所受力矩（-3999.51，8.05575，0.000000126243）；與下擺臂球銷連接處：受力點坐標(biāo)（-2.431，

12、-449.382，-87.256），所受力（-2831.64，777.43，-307.473），所受力矩（0，0，0）；與減振器支座連接處：受力點坐標(biāo)（31.091，-375.64，120.615），所受力（1011.5，-834.186，-1566.9），所受力矩（100711，144116，-11798.2）；與轉(zhuǎn)向拉桿連接處：受力點坐標(biāo)（-63.639，-469.023，47.5），所受力（-7.17891，77.4616，-11.1194），所受力矩（0，0，0）；創(chuàng)建臨時節(jié)點,這里創(chuàng)建的臨時節(jié)點就是上面的各個受力點.在頁面菜單欄,單擊Geom,進(jìn)入Geom面板如圖16所示，單擊nod

13、es 出現(xiàn)nodes面板如圖27所示,在彈出的面板中選擇以type in的方式創(chuàng)建臨時節(jié)點,在X、Y、Z后的方框中分別輸入各個受力點坐標(biāo)，然后點擊create node創(chuàng)建臨時節(jié)點，如圖28所示，四個受力點都創(chuàng)建完成以后點擊return返回主菜單，創(chuàng)建完后的模型如圖29所示。圖27 Geom面板圖28 創(chuàng)建臨時節(jié)點圖29 創(chuàng)建完臨時節(jié)點后的模型創(chuàng)建受力連接在標(biāo)簽區(qū)依次單擊Modemodel view 在Component標(biāo)簽上右擊，選擇Create，在彈出的對話框中輸入名稱“RBE2”單擊Create退出，參考圖15。在頁面菜單欄,單擊1D,進(jìn)入1D面板如圖16所示，單擊rigids 出現(xiàn)ri

14、gids面板如圖30所示：圖30 1D面板在工具欄點擊XY俯視圖按鈕，切換模型視圖。在rigids面板左側(cè)選擇create，單擊independent左邊選框，在圖形去選取剛剛建立的與轉(zhuǎn)向拉桿連接處的臨時節(jié)點（即現(xiàn)在圖中最左側(cè)的黃點），單擊dependent右邊的下拉按鈕，選擇nodes，單擊nodes選框，按住shift鍵，在圖形區(qū)框選與轉(zhuǎn)向拉桿連接孔內(nèi)壁所有節(jié)點，如圖31,右邊所有自由度全選中，點擊右上角create，如圖31所示，同理，按照這個方法將其他三個臨時節(jié)點以其對應(yīng)的孔連接起來，注意與減振器支座連接的節(jié)點應(yīng)與兩個孔相連，創(chuàng)建完連接后的模型如圖32 所示：圖31 建立連接圖32 創(chuàng)

15、建完受力連接后的轉(zhuǎn)向節(jié)模型12 添加載荷集單擊主菜單區(qū)上方工具欄，進(jìn)入LoadCollector面板，在面板左側(cè)選擇create，在loadcol name左側(cè)對話框輸入load1，顏色任意，card image切換成no card image 點擊右上角create按鈕生成載荷集，如圖33所示。圖33 添加載荷集13 添加載荷添加力在頁面菜單欄,單擊Analysis,進(jìn)入Analysis面板如圖34所示，單擊forces按鈕， 出現(xiàn)forces面板,在forces的面板左側(cè)選擇create，在中間的對象下拉菜單選擇nodes作為加載對象，單擊nodes選框，并選擇與轉(zhuǎn)向拉桿連接處的臨時節(jié)點，

16、 圖34 Analysis面板坐標(biāo)系選擇global system 下面的下拉菜單選擇constant components，然后依次輸入轉(zhuǎn)向節(jié)與轉(zhuǎn)向拉桿連接處的力的X、Y、Z三個方向分力，顯示比例magnitude按自己需求輸入即可，單擊右上角create按鈕，生成力，如圖35所示。按照上面操作依次添加其他三個點的力，單擊return返回Analysis面板。圖35 添加力添加力矩在Analysis面板，單擊moment（forces下方，參考圖34）按鈕，如圖36，單擊nodes選框，并選擇與轉(zhuǎn)向拉桿連接處的臨時節(jié)點，坐標(biāo)系選擇global system 下面的下拉菜單選擇constant

17、 components，然后依次輸入轉(zhuǎn)向節(jié)與轉(zhuǎn)向拉桿連接處的力矩的X、Y、Z三個方向分力矩，顯示比例magnitude按自己需求輸入即可，單擊右上角create按鈕，添加力矩，。按照上面操作依次添加其他三個點的力矩，單擊return返回Analysis面板。添加完力和力矩的裝箱姐有限元模型如圖37所示圖36 添加力矩圖37 力和力矩14 添加工況在頁面菜單欄,單擊Analysis,進(jìn)入Analysis面板如圖34所示，單擊loadsteps按鈕， 出現(xiàn)loadstep面板,在左側(cè)的name對話框輸入step1勾選下方LOAD選項，點擊出現(xiàn)的方框，選擇load1，右側(cè)計算類別選擇linear s

18、tatic，單擊右上角create生成工況步，如圖38所示，單擊return返回。圖38 添加工況15 設(shè)置控制卡片在頁面菜單欄,單擊Analysis,進(jìn)入Analysis面板，如圖39所示，單擊conrol cards按鈕，出現(xiàn)conrol cards面板,單擊右下角GLOBAL_CASE_CONTROL（如圖40）在彈出的面板中，拉左側(cè)的進(jìn)度條并勾選Output，在下級菜單中勾選Displacement，Stress，選擇ALL，Strain，下級的DISPopts、STRESSopts、STRAINopts都選擇ALL，如圖41所示，單擊return返回conrol cards面板（如圖

19、40），點擊SOL按鈕，在Analysis 圖39 Analysis面板圖40 conrol cards面板圖41 GLOBAL_CASE_CONTROL面板下方的計算類型中選擇Statics，如圖42所示，單擊return返回conrol cards面板。圖42 SOL面板單擊conrol cards面板中間PARAM按鈕，拖動左下方的滾動條，并勾選AUTOSPCINTER、INREL、POST，并單擊INREL_V1下方的按鈕，選擇-2（慣性釋放），如圖43所示，單擊return返回。16 導(dǎo)出bdf文件為了減小bdf文件大小，需要刪除無用的模型組件。右擊標(biāo)簽區(qū)Component右邊加號，展開組件，在KUNCKLE.PRT、2D_element上右鍵，刪除這兩個組件。單擊工具欄的Export按鈕，或者在菜單欄選擇FileExport進(jìn)入Export面板，F(xiàn)ile type選擇Nastran，Template選擇Standard format，單擊File后面的文件夾符號，選擇保存位置，輸入文件名為knuckle_demo.bdf，其他設(shè)置默認(rèn)，單擊Export導(dǎo)出bdf文件。將上面生成的knuckle_demo.bdf文件提交給Nastran計算即可得到結(jié)果。四、 實驗報告將上面生成的knuckle_d