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发动机悬置有限元分析 目录 有限元分析简介………………………………………………2 有限元分析的概念…………………………………………………2 有限元分析的意义…………………………………………………2 有限元分析的基本步骤……………………………………………3 有限元分析软件……………………………………………………3 橡胶减震弹簧结构分析………………………………………4 橡胶减震弹簧有限元分析实践………………………………5 三维模型的建立……………………………………………………5 模型的导入…………………………………………………………6 模型的离散…………………………………………………………8 模型特征参数和扰动参数的定义…………………………………11 执行有限元分析计算………………………………………………19 结果分析与处理……………………………………………………20 有限元分析简介 有限元分析的概念 有限元方法是用于求解工程中各类问题的数值方法。应力分析中稳态的、瞬态的、线性的或非线性的问题以及热传导、流体流动和电磁学中的问题都可以用有限元方法进行分析解决。 工程问题一般是物理情况的数学模型，包括边界条件、特征参数和扰动参数。可能的情况下，由给定的条件可以得到系统的精确行为。在许多实际工程问题中，由于控制微风方程组的复杂性或边界条件和初值条件的难以确定性，我们一般不能得到系统的精确解。为解决这个问题，我们需要借助于数值方法来近似。解析解表明了系统在任何点上的精确行为，而数值解只在称为节点的离散点上近似于解析解。任何数值解法的第一步都是离散化。这一过程将系统分为一些子区域和节点。数值解法可以分为两大类：有限差分法和有限元方法。有限差分法难以解决带有复杂几何条件和复杂边界条件的问题。有限元方法使用公式方法而不是微分方法来建立系统的代数方程组，并假设代表每个元素的近似函数是连续的，通过结合各单独的解产生系统的完全解。 有限元分析的意义 验证一个系统的优劣，可以通过试验检验。对于设计人员来说，设计对象的结果往往是非常复杂和多样的，难以建立实际模型逐一验证其性能。这时，可以运用有限元分析软件，用有限元方法对其进行理论的计算，检验其是否满足设计要求。 有限元分析的优点在于：解决试验难以模拟的情况下的问题；节省试验成本；缩短验证时间，提高开发效率。 有限元分析的基本步骤 预处理阶段： （1）建立求解域并将之离散化成有限元，即将问题分解成节点和单元。 （2）假设代表单元物理行为的形函数，即假设代表单元解的近似连续函数。 （3）对单元建立方程。 （4）将单元组合成总体的问题，构造总体刚度矩阵。 （5）应用边界条件、初值条件和负荷。 解决阶段： （6）求解线性或非线性的微分方程组，以得到节点的值。 后处理阶段： （7）得到其他重要的信息。 有限元分析软件 目前，功能最强大、应用范围最广泛的有限元分析软件应当是ANSYS。除此之外，还有MSC.Marc等有限元分析软件。MSC.Marc是功能齐全的高级非线性有限元软件，体现了近40年来有限元分析的理论方法和软件实践的完美结合。它具有极强的结构分析能力，可以处理各种线性和非线性构分析，包括线性／非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静／动力接触、屈曲／失稳、失效和破坏分析等。 二、橡胶减震弹簧结构分析 橡胶减震弹簧在悬架系统中是一个非常重要的结构件，该部件受力较大，并且受力情况比较复杂。所以对动静刚度有较严格的要求，如果性能参数设置不合理将严重降低整车的平顺性能和安全性，故必须对其进行刚度和强度分析。 它下部通过一组螺栓与车桥连接，上部通过螺栓与车架连接，从四个点支撑车架。正常行驶时能够有效衰减因路面颠簸产生的振动。单个件要满足按实际安装位置承载30-80KN时的垂向静刚度为9.36（1±15%)KN/mm。 其结构形式如图1所示： 图1：橡胶减震弹簧结构形式 三、发动机悬置有限元分析实践 二维图纸的前期处理 公司统一采用浩辰CAD作为二维绘图软件。绘图过程中应采用公制单位，按1:1的比例，精确绘制。有限元分析中，有以下几种特征会对离散过程或者分析结果产生不良影响，因此在绘图过程中要对其进行必要的处理。 第一种：小的圆角、倒角（一般小于5mm）。这种特征在实际工况下的确有可能产生一定程度的应力集中，但在有限元分析中更多的是产生虚假最大应力点，影响人们的判断，因此一定要删除。这样做不但可以提高分析结果的可信度，而且可以节省计算时间（在其它条件相同的情况下，特征越多，模型越复杂，则计算所需时间越多）。 第二种：大的圆角、倒角（一般大于10mm，大和小的划分没有严格的界限，应视零件大小和结构而定）。对于这种特