基于MxSim的車輛結(jié)構(gòu)有限元分析 課件 第六章 車輛結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析

第六章：車輛結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析《基于MxSim的車輛結(jié)構(gòu)有限元分析

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車輛結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析主要描述線性結(jié)構(gòu)承受隨時間按任意規(guī)律變化的載荷時的響應(yīng)。它可以確定結(jié)構(gòu)在靜載荷、瞬態(tài)載荷和正弦載荷的任意組合作用下隨時間變化的位移、應(yīng)變和應(yīng)力。由于載荷與時間具有相關(guān)性，因此質(zhì)量和阻尼效應(yīng)對分析十分重要。6.1?瞬態(tài)分析概述瞬態(tài)分析通過考慮結(jié)構(gòu)的慣性力和阻尼作用，研究結(jié)構(gòu)在隨時間變化的載荷作用下的響應(yīng)。這些響應(yīng)包括位移、速度、加速度、應(yīng)力和應(yīng)變等，它們隨時間的變化而變化。分析的目的在于預(yù)測結(jié)構(gòu)在實際工作條件下的性能，確保結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。1、定義與目的瞬態(tài)分析基于結(jié)構(gòu)的動力學(xué)方程，這些方程通常包含質(zhì)量矩陣[M]、阻尼矩陣[C]和剛度矩陣[K]，以及節(jié)點位移向量{u}、節(jié)點速度向量{?}和節(jié)點加速度向量{ü}。通過求解這些方程，可以得到結(jié)構(gòu)在不同時間點的動力學(xué)響應(yīng)。瞬態(tài)動力學(xué)分析（也稱為時間歷程分析）是用于確定承受任意隨時間變化載荷的結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)的一種方法。可以用瞬態(tài)動力學(xué)分析確定結(jié)構(gòu)在靜載荷、瞬態(tài)載荷和正弦載荷的任意組合作用下隨時間變化的位移、應(yīng)變和應(yīng)力。2、分析原理6.1?瞬態(tài)分析概述在進行瞬態(tài)分析時，需要注意以下幾點：準(zhǔn)確設(shè)置邊界條件和載荷：邊界條件和載荷的準(zhǔn)確性對分析結(jié)果具有重要影響。12考慮非線性特性的影響：對于涉及非線性特性的結(jié)構(gòu)，需要采用適當(dāng)?shù)那蠼夥椒ㄟM行處理。34合理選擇時間步長：時間步長的選擇會影響分析結(jié)果的精度和計算效率。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的固有頻率和響應(yīng)特性進行合理選擇。結(jié)果驗證：對分析結(jié)果進行驗證，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。6.2?實例分析－某新能源汽車電池pack包瞬態(tài)振動分析6.2.1?實例描述新能源汽車，特別是電動汽車，其核心部件之一便是動力電池系統(tǒng)（PACK）。在車輛行駛過程中，動力電池系統(tǒng)持續(xù)承受來自路面不平度、電機旋轉(zhuǎn)不平衡等多種因素引起的振動載荷。這些振動不僅會影響電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性，還可能對電池的性能和安全性造成潛在威脅。因此，對新能源汽車電池PACK包進行瞬態(tài)振動分析，評估其在動態(tài)環(huán)境下的性能和可靠性，是確保電動汽車安全高效運行的重要環(huán)節(jié)。

近年來，隨著新能源汽車市場的快速發(fā)展，國內(nèi)外對動力電池系統(tǒng)的測試標(biāo)準(zhǔn)和評價方法也在不斷完善。瞬態(tài)振動分析作為其中關(guān)鍵的一環(huán)，已成為動力電池系統(tǒng)研發(fā)、認(rèn)證和性能驗證的重要手段。在仿真分析中，重點關(guān)注電池包的應(yīng)力分布情況和機械變形程度，分析電池包內(nèi)部的應(yīng)力和變形等參數(shù)，進而評估電池包在剎車瞬態(tài)過程中的結(jié)構(gòu)特性。電池pack包模型6.2?實例分析－某新能源汽車電池pack包瞬態(tài)振動分析6.2.2?分析步驟

某新能源汽車電池pack包瞬態(tài)振動分析主要包括以下內(nèi)容：結(jié)果分析：對求解結(jié)果進行后處理，提取位移、速度、加速度、應(yīng)力、應(yīng)變等關(guān)鍵信息，并評估電池PACK包在振動載荷作用下的性能表現(xiàn)。重點關(guān)注結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力分布、疲勞壽命等方面。優(yōu)化建議：根據(jù)分析結(jié)果，提出針對電池PACK包結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化建議，以提高其抗振動性能和可靠性。求解設(shè)置：選擇合適的求解方法和時間步長，對建立的有限元模型進行瞬態(tài)振動求解。求解過程中，需要考慮結(jié)構(gòu)的慣性力和阻尼作用，以及可能的非線性特性。0304邊界條件與載荷施加：根據(jù)電池PACK包在車輛中的實際安裝位置和工況，施加相應(yīng)的邊界條件和隨時間變化的振動載荷。這些載荷通常來源于路面不平度、電機振動等。模型建立：首先，需要建立電池PACK包的有限元模型，包括幾何模型、網(wǎng)格劃分、材料屬性定義等。模型的準(zhǔn)確性直接影響分析結(jié)果的可靠性。0102分析步驟6.2?實例分析－某新能源汽車電池pack包瞬態(tài)振動分析6.2.2?分析步驟具體操作1、導(dǎo)入計算文件

3、創(chuàng)建分析工況5、施加載荷7、后處理2、檢查模型網(wǎng)格屬性賦予4、施加邊界條件6、創(chuàng)建計算任務(wù)瞬態(tài)響應(yīng)云圖6.3?實例分析－某汽車主軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析6.3.1?實例描述汽車主軸作為汽車的關(guān)鍵零部件，主要用于傳遞汽車在轉(zhuǎn)彎時的扭矩，并平衡汽車的方向，其動力學(xué)性能的好壞直接影響著傳動精度與轉(zhuǎn)向精度。通過有限元仿真分析可以在設(shè)計階段時評估結(jié)構(gòu)的性能，優(yōu)化產(chǎn)品特性，提高使用壽命和安全性。在進行汽車主軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析時，需要注意以下要點：6.3?實例分析－某汽車主軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析6.3.1?實例描述在建模過程中，需要充分考慮主軸的幾何形狀、材料屬性以及連接關(guān)系等因素，確保模型能夠真實反映主軸的實際情況。1、模型準(zhǔn)確性通過選擇合適的求解方法、優(yōu)化網(wǎng)格劃分、調(diào)整時間步長等方式來實現(xiàn)。同時，需要注意求解過程中可能出現(xiàn)的收斂性問題，確保求解過程的穩(wěn)定性和可靠性。3、求解精度與效率在施加載荷時，需要根據(jù)主軸的實際工作條件進行綜合考慮，確保載荷的幅值、頻率和波形等參數(shù)能夠真實反映主軸在行駛過程中受到的動態(tài)載荷。2、載荷合理性通過與實驗數(shù)據(jù)進行對比、使用不同的求解方法或調(diào)整參數(shù)等方式進行驗證。同時，需要對結(jié)果進行深入分析，找出可能存在的薄弱環(huán)節(jié)和潛在風(fēng)險，為優(yōu)化設(shè)計提供有力支持。4、結(jié)果驗證與分析添加標(biāo)題幾何模型6.3?實例分析－某汽車主軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析6.3.2?分析步驟導(dǎo)入幾何模型1）幾何清理詳細設(shè)置‘2）網(wǎng)格剖分詳細設(shè)置網(wǎng)絡(luò)剖析材料定義截面屬性的創(chuàng)建與