[发明专利]一种汽车拉杆式悬置的有限元分析方法

说明书

技术领域

    本发明涉及计算机辅助工程（CAE）技术领域，具体涉及一种拉杆式悬置分析方法。

背景技术

    在当今汽车工程领域，CAE（计算机辅助工程）已得到广泛运用。成为汽车开发过程中发现问题、解决问题、支持产品开发的一种有效工具。其中，有限元方法在分析结构应力、应变、变形、振动、温度及疲劳等方面能达到较高的精度，能解决工程开发过程中多方面的问题。

    运用有限元方法时，需将一个连续的结构离散为若干个单元，并通过单元的节点相互连为一个整体。以节点的某个量作为未知量，通过假设单元的近似函数来表示待求的未知量。通过变分原理得到未知量的方程组。然后利用数值方法得到解答。而连续结构离散的效果与边界条件（有限元分析模型）是影响近似解精度的重要因素。

    汽车悬置系统作为连接发动机与车身关键零部件，其主要作用是使发动机振动与车体振动能有较好的解耦，同时对来自车体外部冲击进行缓冲，以保证发动机能够正常工作。而实际行车路况往往复杂而又恶劣，对动力总成悬置系统进行分析是汽车开发很重要的一项工作。

发明内容

本发明目的为提高拉杆式悬置分析精度，缩短分析周期，更好的指导悬置设计开发，提供一种汽车拉杆式悬置的有限元分析方法，以符合产品开发的要求。

为实现上述目的，本发明采用技术方案具体如下：

1.三维几何模型建立及处理

  运用三维建模软件，建立三维悬置模型。利用有限元软件对几何模型进行必要的处理：在螺栓凸台面，以该处螺栓公称直径的两倍为直径作圆，沿该螺栓安装面法线方向切割该螺栓安装面。

2.网格划分

  首先，预估结构可能存在的风险区域，风险区域一般在结构突变、加强筋及圆角等处。对于该区域进行网格加密处理；然后，保证关键圆角、倒角处分布三到四层网格；结构关键特征轮廓需清晰，不可严重失真。最后，网格质量需满足分析要求。

3.边界条件处理

  在悬置与发动机机体连接螺栓孔处建立弹簧单元，该单元各方向刚度采用悬置与发动机机体连接螺栓孔的动刚度；将拉杆质量通过等效原理，作用与拉杆与悬置连接的中心。

4.求解计算

  利用有限元求解器，对完整的模型进行求解计算，得到悬置固有频率、悬置极限工况下静强度、悬置疲劳强度、悬置与相邻部件连接面的接触特性结果；

5.计算结果评价及结构优化

 对计算结果进行评价，内容包括悬置固有频率、悬置极限工况下静强度、悬置疲劳强度、悬置与相邻部件连接面的接触特性；对于不满足设计要求的，需对结构进行合理优化。

所述对结构进行优化是，对于悬置固有频率不满足设计要求时，通过增加加强筋或运用拓扑优化工具，优化结构刚度使其满足要求；对悬置极限工况下静强度、悬置疲劳强度不满足设计要求时，优化加强筋的尺寸和布置，圆角的大小；对悬置与相邻部件连接面的接触特性不满足设计要求时，需要修改连接螺栓的尺寸与等级。

     采用本发明的分析方法，可提高拉杆式悬置分析精度，缩短分析周期，更好的指导悬置设计开发。

附图说明

图1分析方法的流程图。

具体实施方式

    下面结合图1对本发明涉及的分析方法作进一步说明：

参见图1，一种拉杆式悬置有限元分析方法，其过程如下：

首先建立悬置的三维几何模型，并利用HYPERMESH软件quick edit面板对几何模型进行必要处理，为有限元网格划分作准备。必须的几何处理主要包含：在螺栓凸台面，以该处螺栓公称直径的两倍为直径作圆，沿该螺栓安装面法线方向切割该螺栓安装面；删除非关键的倒角、圆角等细小特征。

    然后，利用HYPERMESH软件automesh面板与tetramesh面板划分悬置结构有限元网格。一般2D单元采用一阶三角形单元，3D单元采用修正的二阶四面体单元。为真实模拟悬置实际状态，在网格划分时需：预估结构可能存在的风险区域，及悬置分析关注部位，对该区域进行网格加密处理；同时保证关键圆角、倒角处分布三到四层网格，结构关键特征轮廓清晰，不可严重失真。悬置网格质量需满足分析要求。

    其次，根据悬置工作条件、结构特征在前处理软件HYPERMESH中施加边界条件。

1) 利用HYPERMESH软件，在悬置与发动机机体连接螺栓孔处建立cbush弹簧单元，并设置该单元各方向刚度属性等于悬置与发动机机体连接螺栓孔的动刚度；