白車身模態(tài)作業(yè)指導書(修改)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上文件編號： YJY·P ·0020·A1-2004文件名稱：白車身模態(tài)分析作業(yè)指導書編制： 日期：審核： 日期：批準： 日期：發(fā)布日期：年 月 日 實施日期：年 月 日前 言為使本公司白車身模態(tài)分析規(guī)范化，參考國內(nèi)外白車身模態(tài)分析的技術(shù)，結(jié)合本公司已經(jīng)開發(fā)車型的經(jīng)驗，編制本分析作業(yè)指導書。意在對本公司分析人員在做白車身模態(tài)分析的過程中起指導作用，讓不熟悉或者不太熟悉該分析的員工有所依據(jù)，提高工作效率和精度。本作業(yè)指導書將在本公司所有白車身模態(tài)分析中貫徹，并將在實踐中進一步提高完善。內(nèi)容包括：前處理模型；分析軟件的使用；工程載荷及求解的設置

2、；分析結(jié)果后處理和評價標準等。本標準于2004年9月起實施。本標準由上海同濟同捷科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)室提出。本標準由上海同濟同捷科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)室負責歸口管理。本標準主要起草人：謝穎、鄧文彬部 門分 析 工 作 流 程說 明汽車設計部門汽車工程設計研究院CAE分院振動與噪音分析研究所項目分析員 主管分析員 項目分析員主管分析員項目分析員主管分析員產(chǎn)品數(shù)模復核UG數(shù)模、材料屬性、焊點信息、厚度等數(shù)據(jù)是否合格 N 得出分析結(jié)論、寫出分析報告、并根據(jù)相關(guān)標準給出具體評價及向設計部門提出修改方案利用MSC.Nastran進行計算，結(jié)果以xdb文件形式導入MSC.Patran得出后處理結(jié)果

3、Y根據(jù) UG數(shù)模利用 Hypermesh對結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)格劃分、焊點連接。然后導入MSC.Patran對結(jié)構(gòu)賦予材料屬性、單元屬性、邊界條件等，并轉(zhuǎn)換成可利用MSC.Nastran計算的bdf卡片 是否合格 N Y最終報告內(nèi)審、外審是否通過 N Y項目啟動通知書根據(jù)合同要求確定分析內(nèi)容。保證數(shù)據(jù)完整性保證網(wǎng)格劃分及計算方式的正確性CAE分院模態(tài)分析工作所需時間在車身分院提供完整白車身數(shù)模（有焊點，且沒有干涉）的條件下，一輪建模計算及編寫報告需22天/5人。通常一個項目中，隨設計的不斷更新，需不斷更新檢查和計算。白車身模態(tài)分析流程1、適用范圍任何車型的白車身。2、分析的目標及意義本分析旨在分析白車身

4、的振動固有頻率和振型，得到的數(shù)據(jù)可為車身結(jié)構(gòu)設計和振動噪聲分析提供參考。3、前處理建模3.1白車身模型（只包括焊接總成，不包括門、玻璃、內(nèi)飾等螺栓緊固件），焊點用RBE2(6個自由度)模擬，焊點布置應符合實際情況，邊界條件為自由。3.2網(wǎng)格大小和注意事項如下。3.2.1建模標準（所有項均在HYPERMESH中檢測）表1單元參數(shù)單元分類界限最低界限或范圍滿足程度Length大于8mm5mm必須Aspect ratio小于45必須Internal angle四邊形單元450-1350300-1500必須三角形單元300-1200250-1300必須Jacobian大于0.750.6必須Warpag

5、e小于1015盡量Chord dev暫缺三角形單元總數(shù)小于8%10盡量（注：三角形單元總數(shù)指的是整車中三角形單元所占比列）在網(wǎng)格劃分之前，一定要充分考慮該零件與其它零部件之間的連接關(guān)系。3.2.2在hypermesh中注意事項：3.2.2.1 單元網(wǎng)格總體要求：連續(xù)、均勻、美觀，過渡平緩。3.2.2.2 對于倒角，倒角兩端點距離小于5mm時可刪去（命令：geomdistance）。當?shù)菇莾啥它c距離大于5mm時，測一下倒角的弧長(命令：geomlength)，如弧長小于10mm時劃分一個單元，大于10mm，劃分兩排單元，如難以滿足單元長度要求，可將倒角的一邊toggle掉。對于孔，半徑小于5mm

6、時可刪去，同時刪去小于5mm的凸臺和沉孔。3.2.2.3對于對稱件，只劃分一個件的網(wǎng)格，另一個件使用鏡像方法生成。對于一個單個零件如果是左右對稱的，可將它從中間切開，劃分一半即可（使用splitbody命令），對于單個零件判斷其是否是左右對稱的，可將切開的另一半鏡像過去（使用transform命令），渲染后看是否重合3.2.2.4對于一些比較小的零部件（比如小螺栓）根據(jù)其位置和尺寸及對分析目標的重要性可不進行網(wǎng)格劃分3.2.2.5 B柱之前的零件網(wǎng)格尺寸控制在10-15mm，對于B柱之后柱之前的零件，可適當增大網(wǎng)格尺寸，定在15-20mm，柱之后2035劃分時可根據(jù)具體情況進行調(diào)整(如對一些連

7、接處可劃分細一些)；3.2.2.6原則上存在焊點的翻邊必須劃分兩排單元，識別焊邊可察看各總成數(shù)模、或者是看參考車型以及去設計部門的相關(guān)負責人聯(lián)系。在焊點的翻邊上，如翻邊長度小于10mm，在保證最小單元長度要求下，可適當將翻邊加長。大于10mm時，考慮劃分兩排單元，對不符合長度要求的單元進行必要的調(diào)整（如將翻邊的邊界toggle掉）。原則上焊點位置由設計部門確定，在設計部門已提供焊點位置的情況下，采取以下操作步驟：1）在UG中檢查焊點位置，若發(fā)現(xiàn)分布不合理的焊點，須與車身相關(guān)設計人員確認；2）將零件導入HYPERMESH，其中應包含該零件的焊點信息點和圓圈線（導入前需確認在UG里已經(jīng)將點、線、面

8、分層）；3）將含圓線圈的COMP隱藏，只顯示零件和焊點，然后用GEOM CLEANUP/FIXED POINTS/ADD命令將焊點變成零件面上的硬點；4）劃分網(wǎng)格并按標準檢查好單元質(zhì)量后，文件先以HM格式進行保存（須包含所有點、線、面和單元），然后將網(wǎng)格輸出成*.bdf文件，再將焊點和圓圈線輸出成*.igs（該文件的命名方法：在bdf文件名前加w。如：bdf文件53-01.bdf，則igs文件w53-01.igs）；5）在PATRAN里裝配時，將同一零件的*.bdf、*.igs文件導入，且放在同一個GROUP里。6）圓圈的個數(shù)的含義如下：兩層焊點以5紅色圓圈表示；三層焊點以6紅色雙圓圈表示；四

9、層焊點以7紅色三圓圈表示；多層焊用一個多點RBE2模擬，不能用多個RBE2模擬，且該RBE2的INDEPENDENT節(jié)點位于中間板上。7）對于跨總成的多層焊點，須在裝配完整后再行連接。在確認設計部門不能提供焊點的情況下，焊點的布置按照“白車身焊接設置”操作指導書，對于參考車型中焊點比“白車身焊接設置”操作指導書普遍比較密的區(qū)域，可以根據(jù)參考樣車的實際情況適當對該處焊點進行加密。3.2.2.7在hypermesh里劃分完網(wǎng)格后，進行表1中的檢查并對不符合規(guī)范的網(wǎng)格進行調(diào)整和修改（操作命令：2Dedit elementclearup）。調(diào)整完后，使用toolscheck elems命令進行一次總檢

10、測。3.2.2.8單個零件的有限元模型中不允許有自由節(jié)點和重復單元存在，shell單元的法向要一致（命令：toolsnormal）。3.2.2.9總成各零件劃分完畢，以HM格式進行保存，同時輸出BDF文件。注意備份。3.2.3 文件命名規(guī)范3.2.3.1 UG 導出的IGS文件，命名與原PRT文件名相同，如：.Prt.igs ； 對稱件命名，如：（對稱件）.prt121.igs3.2.3.2 HM文件命名時同IGS文件，輸出的BDF文件命名時亦同IGS文件。3.2.4 總成干涉調(diào)整本次有限元模型的建立，以各總成為基礎?？偝闪慵澐滞戤叄瑢⒃赑ATRAN中進行干涉的調(diào)整，焊點連接。以下是操作方法

11、：3.2.4.1 打開PATRAN2001，選擇FileàNew，輸入文件名，OK；彈出Model Preferences菜單，Tolerance選項選擇Default, OK。3.2.4.2分層導入有限元模型。 File>Import, 彈出對話框，Object選擇 Model，Source選擇MSC Nastran Input，Current Group中輸入層名（注意：層名必須與導入的BDF文件名一致,頭部加總成號，如：53），Apply。3.2.4.3 所有零件導入后，刪去由Hypermesh產(chǎn)生的材料和單元特性信息。操作：Materials deletePropert

12、ies delete3.2.4.4 Post單個層，檢查網(wǎng)格的邊界、法向。操作：Elements Verifyelementboundaries 3.2.4.5 Post所有層，檢查零件干涉，并進行調(diào)整，操作：Element ModifyNodeOffset4、分析軟件的使用3D工程軟件：UG（用于幾何面修改和建立，并傳送到分析軟件）有限元分析軟件：HYPERMESH，PATRAN（用于前、后處理）；NASTRAN（用于求解結(jié)果）5、分析結(jié)果后處理及評價標準模態(tài)的含義是系統(tǒng)的某一本質(zhì)的振動形態(tài)，在這種振動形態(tài)下，系統(tǒng)表現(xiàn)出單自由度系統(tǒng)的運動特征。模態(tài)分析指對結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性的解析分析和試驗分析，

13、其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來表征，模態(tài)參數(shù)是系統(tǒng)運動方程的特征值和特征向量。其經(jīng)典定義是：將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標變換為模態(tài)坐標，使方程組解耦，成為一組以模態(tài)坐標及模態(tài)參數(shù)描述的獨立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。其中，坐標變換的變換矩陣為模態(tài)矩陣，其每列為模態(tài)振型。模態(tài)分析的核心在于對系統(tǒng)的固有特性的提煉和識別，最終目標為識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動特性分析、振動故障診斷和預報以及結(jié)構(gòu)動力特性的優(yōu)化設計提供依據(jù)。通過模態(tài)分析求得白車身除剛體模態(tài)外的200Hz以下的模態(tài)振型。以目標車的實驗和分析結(jié)果為目標，主要的幾階整體彎扭模態(tài)頻率應高于或至少等于目標車相對應的模態(tài)頻率。結(jié)

14、構(gòu)的動態(tài)響應由外界激勵頻率和結(jié)構(gòu)本身的固有頻率決定。在結(jié)構(gòu)設計時，應考慮這些因素。第一，盡量提高結(jié)構(gòu)的剛度，以提高前幾階固有頻率；第二，結(jié)構(gòu)固有頻率應盡量錯開載荷激振頻率2Hz以上。微型車的激勵一般最主要為路面激勵、車輪不平衡激勵、發(fā)動機的怠速激勵。路面激勵一般由道路條件決定，目前高速公路和一般城市較好路面上，此激勵力頻率多在1-2Hz。車輪不平衡激振頻率取決于汽車的行駛車速。發(fā)動機的怠速激振頻率取決于怠速轉(zhuǎn)速和汽缸數(shù)。模態(tài)頻率是白車身的固有振動頻率，所以模態(tài)頻率能很好地反映整車在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)劣。如果第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率和第一階彎曲模態(tài)頻率都大于對比車的，則表明該車的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度比對比車的大

15、；如果在低階振型云圖上顏色比較均勻，表明剛度分布比較均勻，白車身結(jié)構(gòu)剛度沒有突變區(qū)域，反之，如果在較小的局部區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)紅色過渡到白色，說明剛度局部有突變，容易在此產(chǎn)生應力集中。一般轎車白車身的第一階頻率通常出現(xiàn)在20-35Hz，在此范圍內(nèi)，白車身的第一階頻率越高，越有利于提高該車的NVH特性。 附圖（某白車身模態(tài)分析除去剛體模態(tài)的前兩階振型）：一階彎曲振型云圖一階扭轉(zhuǎn)振型云圖6、成果提交形式以報告的形式提交，可出現(xiàn)在白車身結(jié)構(gòu)有限元分析報告以及其它與之相關(guān)的振動分析報告中。7、具體分析流程7.1 對已經(jīng)連好焊點的白車身的各個零件定義材料卡片，操作：圖7.1Material-create-iso

16、tropic-manual input Input Properties-Linear Elastic在Elastic Modulus, Poisson Ratio, Density里分別填入白車身鋼材的彈性模量，泊松比和密度。圖7.17.2 定義單元屬性卡片，操作：圖7.2Properties-create-2D-Shell Option(s): Homogeneous Standard Formulation Input Properties在Material Property Sets出現(xiàn)的材料中選擇該零件的材料填到Material Name里。在Thickness里填入該零件的厚度。圖

17、7.27.3定義模態(tài)分析工況，操作：圖7.3Load Cases-create在Load Case Name里取名，勾上Make Current，在Load Case Type選Static，在Assign/Prioritize Loads/BCs中不選任何邊界條件，然后Apply。圖7.37.4定義模態(tài)分析卡片 ，操作：圖7.4Analysis-Analyze-Entire Model-Full Run在Job Name里取名，在Solution Type選擇Normal Modes，然后OK。圖7.47.5 定義分析Subcase，操作：圖7.5點擊Subcases，create邊界條件mode，點擊Subcase Parameters，根據(jù)需要定義模態(tài)分析的頻率范圍，一般為1525階，然后Apply。圖7.57.6選擇計算工況，操作：圖7.6。選擇自由無約束的工況。圖7.67.7提交分析文件，操作：圖7.7圖7.77.8后處理讀入結(jié)果文件，操作：圖7.8 Analysis-Attach XDB-Result Entities-local點擊S