[發(fā)明專利]一種高效鋁合金榫卯連接結(jié)構(gòu)的CAE模擬優(yōu)化分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710609760.6
• 申請(qǐng)日: 2017-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN107545097A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏俊怡;宗志堅(jiān);徐海磊;龍飛勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢智能控制工業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42220
• 代理人: 朱必武,劉國(guó)斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車領(lǐng)域，具體涉及一種車身鋁合金榫卯連接結(jié)構(gòu)的CAE模擬分析方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有鋁合金型材的榫卯連接模擬分析方法主要有三種模式，1、實(shí)體單元：即直接對(duì)鋁合金型材進(jìn)行體單元離散建模，在榫接處直接采用單元共節(jié)點(diǎn)或者利用剛性單元來(lái)連接兩根型材。此種方式建模十分復(fù)雜，前處理非常繁瑣，而且對(duì)細(xì)長(zhǎng)型材來(lái)說(shuō)采用體單元模擬分析精度不高，分析結(jié)果沒(méi)有較好的收斂性。2、殼單元：即對(duì)鋁合金型材模型進(jìn)行抽取中面處理，劃分殼單元網(wǎng)格，榫接處同樣采用單元共節(jié)點(diǎn)或者以剛性單元連接。此種方式前處理的幾何清理較為麻煩，建模效率不高。3、梁?jiǎn)卧杭粗苯右粤簡(jiǎn)卧獊?lái)模擬型材，榫接處直接共節(jié)點(diǎn)。此種方式的梁?jiǎn)卧孛嫘螤詈?jiǎn)化為規(guī)則截面，對(duì)實(shí)際狀態(tài)模擬一致性不夠，而且共節(jié)點(diǎn)的方式模擬榫接結(jié)構(gòu)其剛度特性與實(shí)際不符，更偏剛性。

上述模擬方式為目前采用較多的模擬方法，其共同問(wèn)題對(duì)實(shí)際型材截面模擬的一致性不好，存在相應(yīng)偏差，模擬的榫接結(jié)構(gòu)剛度偏剛，導(dǎo)致分析結(jié)果偏剛性。實(shí)體單元模擬的另一弊端是建模復(fù)雜，前處理繁瑣，CAE模型文件較大，分析計(jì)算耗時(shí)，效率低。殼單元模擬的另一弊端是幾何清理麻煩，建模效率低，CAE模型文件稍大，模型迭代利用性較差，更改不易。現(xiàn)有梁?jiǎn)卧M的弊端是截面屬性不一致，連接剛度偏剛。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種車身鋁合金榫卯連接結(jié)構(gòu)的CAE模擬分析方法。本發(fā)明采用梁?jiǎn)卧M鋁合金的型材，梁?jiǎn)卧慕孛嫘螤顚傩圆捎脤?shí)際的鋁合金型材截面，以彈簧單元來(lái)模擬鋁合金型材榫卯穿插結(jié)構(gòu)的三角片焊接加強(qiáng)固定連接結(jié)構(gòu)，彈簧剛度以實(shí)驗(yàn)測(cè)試為準(zhǔn)。本發(fā)明具有建模簡(jiǎn)單，前處理工作量小，分析結(jié)果準(zhǔn)確，計(jì)算耗時(shí)短、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該方法簡(jiǎn)潔明了，CAE建模速度快，分析精度高，能極大提高CAE分析的效率，為鋁合金車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)開發(fā)及優(yōu)化工作極大縮短周期，增效顯著。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高效鋁合金榫卯連接結(jié)構(gòu)的CAE模擬優(yōu)化分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟a：確認(rèn)結(jié)構(gòu)部件幾何質(zhì)心點(diǎn)所在軸的步驟：在有限元前處理軟件導(dǎo)入實(shí)體模型后，找到橫梁和縱梁的截面幾何質(zhì)心點(diǎn)所在的軸線，在各自軸線上按梁?jiǎn)卧叽缫来尾贾昧簡(jiǎn)卧墓?jié)點(diǎn)；

步驟b：彈簧單元建模的步驟：選取表示橫梁和表示縱梁的榫卯穿插處的兩個(gè)梁?jiǎn)卧?jié)點(diǎn)，指定彈簧單元的兩個(gè)端點(diǎn)和剛度方向，以兩個(gè)梁?jiǎn)卧?jié)點(diǎn)作為彈簧單元的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，并選擇表示橫梁的軸向和表示縱梁的軸向以及二者平面的法向三個(gè)方向來(lái)作為彈簧單元的剛度方向，彈簧單元的剛度屬性按照橫向、縱向及垂向三個(gè)方向分別添加剛度屬性，彈簧單元的剛度數(shù)值按實(shí)際榫卯連接實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得的三角片和焊縫組成的連接系的剛度取值；

步驟c：建立實(shí)際型材的截面尺寸圖的步驟：在步驟a建立梁?jiǎn)卧?jié)點(diǎn)并建立好表示橫梁和表示縱梁后，導(dǎo)入實(shí)際型材的截面尺寸圖或者在前處理軟件里按截面圖自建與實(shí)際型材相同的梁?jiǎn)卧孛妫x予表示橫梁和表示縱梁的單元截面屬性；表示橫梁和表示縱梁的材料屬性按實(shí)際鋁合金型材的材料附加。

根據(jù)如上所述的高效鋁合金榫卯連接結(jié)構(gòu)的CAE模擬優(yōu)化分析方法，其特征在于：所述步驟a中梁?jiǎn)卧墓?jié)點(diǎn)以10mm為一個(gè)梁?jiǎn)卧来尾贾谩?/p>

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、以梁?jiǎn)卧獊?lái)建模，并且賦予梁?jiǎn)卧鎸?shí)的型材截面屬性，建模工作簡(jiǎn)單，效率高，修改更新方便，模擬結(jié)果更真實(shí)。2、使用彈簧單元來(lái)建模，極大的簡(jiǎn)化了榫卯三角片及焊縫的建模，并且彈簧單元的剛度參數(shù)采用的是實(shí)際試驗(yàn)測(cè)試的榫卯連接系的剛度，模擬結(jié)果非常真實(shí)。3、采用本發(fā)明的梁?jiǎn)卧皬椈蓡卧浜辖５姆治龇椒ǎ軜O大降低CAE前處理工作量，建模簡(jiǎn)便快速，模型文件急劇縮小，分析計(jì)算耗時(shí)更短，效率更高，同時(shí)分析結(jié)果也更為精確。

附圖說(shuō)明

圖1是傳統(tǒng)殼單元精確模擬的建模方法示意圖；

圖2是本發(fā)明的建模方法示意圖；

圖3是本發(fā)明顯示梁截面的建模方法示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)分別表示：1—橫梁，2—縱梁，3—三角片，4—焊縫，5—表示橫梁，6—表示縱梁，7—彈簧單元，8—顯示梁?jiǎn)卧孛嫘螤畹臋M梁，9—顯示梁?jiǎn)卧孛嫘螤畹目v梁。

具體實(shí)施方式