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基于ANSYS二次开发的载货车车架参数化建模和自由度耦合系统开发

王友刚  
【摘要】: 汽车车架是整个汽车的基体,汽车的绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的,并且它还承受着车内外的各种载荷。对车架进行有限元分析显得尤为重要,而车架的系列化结构特点,要求有专用的车架建模系统,以避免大量的重复性操作,提高分析效率。此外,对于车架纵梁、横梁和加强板连接方式即多层板结构的模拟,传统的方法是用耦合或者是MPC184单元。当分网一致时,这些方法可以取得很好的结果。但当分网不一致时,只有相近的节点才能耦合,增加了某些区域的刚度,导致严重的应力集中,影响结果的正确性。 本课题用VB和ANSYS的两种语言(APDL和UIDL)开发了一个车架参数化建模和自由度耦合系统。(1)车架参数化建模系统开发:通过对参数化建模技术进行研究,对不同车架形式提取公共特征,提出了一种车架参数化建模方法。基于此方法,用VB制作了一个可与ANSYS进行链接的参数输入程序。运行此程序,可方便建立车架模型。(2)自由度耦合系统开发:针对多层板结构,提出了基于约束方程的节点与单元内点的自由度耦合算法。算法的主要思想是源面的节点与目标面上的内点进行耦合而内点的位移场可通过其所在单元的角节点来表达,因此此算法又称为多点约束算法(MNCA)。将此算法编写成APDL命令流,在ANSYS的主菜单下通过二次开发添加菜单构成此系统。 本课题所开发的车架参数化建模系统通过输入简单的几个参数便可建立起车架的几何模型,输入界面明了,非专业的有限元分析人员也可使用该系统进行车架的建模;自由度耦合系统通过实例证明其算法可靠,运用此算法得出的结果与传统的耦合和MPC184单元相比,应力分布更加合理,没有出现局部的应力集中。


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