悬架整车性能Hypermesh有限元分析仿真试验指导书

1、悬架整车性能Hypermesh有限元分析仿真试验指导书吉林大学汽车实验室 编写：李 静 2013年10月一、 实验目的(1) 掌握应用有限元仿真方法分析悬架零部件的方法。(2) 了解有限元的基本思想，通过转向节强度分析实验，掌握有限元分析基本步骤。(3) 熟悉HyperMesh软件的面板，掌握HyperMesh10.0菜单布局结构，学习使用各类菜单操作。二、 实验用仪器设备及软件HyperMesh10.0能完成Hypermesh建模及计算的笔记本电脑或台式机。三、 操作步骤1 打开hypermesh,在User Profiles 窗口选择Nastran选项图1 选择求解器2 导入模型,如图2所

2、示,三中方式任选其一:a. File Openb. File Importc. 单击工具栏上的Import按钮单击主菜单栏上方工具栏的按钮,使模型以带表面和边框的形式显示(图3):图2 导入CAD模型图3 改变显示方式3 删除实体单击快捷键F2(删除),出现如图4所示面板,单击左上角的倒三角符号,在出现的面板 图4 删除面板中选择solids, 若当前面板没有solids选项,则单击左右换页键如图5所示:图5 选择实体接下来左键单击黄色的solids选框,出现如图6所示面板,选择all或者displayed,这时整个实体模型被选中,单击主面板右上角delete entity按钮,删除实体。图6

3、 选中全部实体4 几何清理单击快捷键F11(快速几何编辑)，出现如图7所示快速编辑面板，使用相关功能对转向节进行快速清理编辑，如添加、删除点，合并边，压缩边等，编辑完成后点击return。图7快速几何编辑面板清除倒角选择Geom页面菜单，在Geom面板上选择defeature，出现如图8所示面板，选择surf fillets，将min radius改为0.1，max radius改为3，单击find，出现如图9所示面板，图8 defeature面板单击surfs选框，确保其出于选中状态（高亮），然后再单击转向节上需要去除的倒角面，再点击remove如图10所示图9 倒角清除面板消除前 消除后

4、图10 消除倒角自动清理在页面菜单栏,单击Geom,进入Geom面板,单击autocleanup,如图11所示图10 选择autocleanup在autocleanup面板(如图12),单击surfs选框,在他不出的面板中选择all,单击Topology cleanup parameters下方切换按钮,切换成use current parameters,单击edit parameters,出现parameters File Editor 面板,将Target element size设置为3(如图13),单击OK返回autocleanup面板图12 autocleanup面板图13 para

5、meters File Editor单击Elements quality criteria下方切换按钮,切换成use current criteria,单击edit criteria(如图12),出现Criteria File Editor面板,将Target element size设置为3,Min Size设置为1, Max Size设置为6(如图14), 单击OK返回autocleanup面板,单击右上角autocleanup进行自动清理。图14 Criteria File Editor面板5 2维网格划分在标签区依次单击Modemodel view 在Component标签上右击，选择

6、Create，在弹出的对话框中输入名称“2D_element”单击Create退出（如图15所示）。图15 创建2维网格部件在页面菜单栏,单击2D,进入2D面板如图16所示，单击automesh 出现automesh面板图16 2D面板在弹出的automesh面板单击左上角的下拉按钮，选择surfs，单击surfs选框，在弹出的对话框中选择all，在下侧的网格划分方式选择QI optimize，element size 填3，mesh type 选mixed，将QI标准切换为use current crieria依次选择elems to current comp，first order最后点击

7、mesh，自动划分网格，点return返回，如图17所示。图17 自动划分网格6 3维网格建立在标签区依次单击Modemodel view 在Component标签上右击，选择Create，在弹出的对话框中输入名称“3D_element”单击Create退出，参考图15。在页面菜单栏,单击3D,进入3D面板如图18所示，单击tetramesh 出现tetramesh面板，网格划分方式选tetra mesh点击select trias/quads to tetra mesh下拉菜单选择mesh，单击mesh选框，在弹出的面板中选all，其他设置如图19所示，点击mesh，建立3D网格，点击ret

8、urn返回。图18 3D面板图19 tetramesh面板设置7 建立材料卡片点击菜单栏Materials，在下拉菜单中选择Create；或者在工具栏点击材料图标进入材料面板如图20所示。本实例所用转向节的材料为球墨铸铁，牌号为QT500，弹性模量147GPa，屈服极限维320MPa，泊松比0.25，密度7200Kg/m3，在材料mat name一栏输入材料的名字“QT500”颜色任选，type选all或者ISOTROPIC，card image选择MAT1，如图21所示，点击create/edit，进入材料属性卡编辑面板，单击材料属性卡片的弹性模量E，输入1.5 e5，单击泊松比G，输入0.

9、25，单击密度GHO，输入7.2e-9，点热突然返回，如图22所示图20 创建材料属性卡片图21 创建材料图22 输入材料参数8 创建属性在点击菜单栏Properties，在下拉菜单中选择Create；或者在工具栏点击属性图标进入属性面板如图23所示。在prop name一栏输入PSOLID，color任意，type选3D，card image选PSOLID，material选上一步建立的QT500材料，点击create创建单元格属性（如图24所示），点击return返回图23单元格属性卡片图24 创建单元格属性9 给单元格赋属性在工具栏点击组件图标进入属性面板如图23所示。单击左侧的upda

10、te选项，再单击comps选框在弹出的面板中选中3D_element组件，点return返回，此时整个3维网格处于选中状态，在属性切换框，将no property切换为property，单击property后面选框，选择上一步建立的PSOLID属性，此时下面card image = PSOLID，material = QT500，ard image = MAT1，点击update，给网格赋属性，点return返回,如图25所示。图25 给3D单元格赋属性10 建立载荷集在点击菜单栏Collectors，在下拉菜单中选择Create；在下级菜单中选择Load Collectors, 或者在工具栏

11、点击Load Collectors图标进入Load Collectors面板,在左侧操作选项出选择create,在loadcol name输入load1,点击右上角create按钮,创建载荷集,点return返回主菜单,如图26所示。图26创建载荷集11 建立连接前面我们讲到了用ADAMS提取载荷,这里我们用ADAMS提取的转向节受力点和受力分别为：车轮中心处：受力点坐标（-0.002，-515.756，-24.88），所受力（1803，-3.63157，2127.82），所受力矩（-3999.51，8.05575，0.000000126243）；与下摆臂球销连接处：受力点坐标（-2.431，

12、-449.382，-87.256），所受力（-2831.64，777.43，-307.473），所受力矩（0，0，0）；与减振器支座连接处：受力点坐标（31.091，-375.64，120.615），所受力（1011.5，-834.186，-1566.9），所受力矩（100711，144116，-11798.2）；与转向拉杆连接处：受力点坐标（-63.639，-469.023，47.5），所受力（-7.17891，77.4616，-11.1194），所受力矩（0，0，0）；创建临时节点,这里创建的临时节点就是上面的各个受力点.在页面菜单栏,单击Geom,进入Geom面板如图16所示，单击nod

13、es 出现nodes面板如图27所示,在弹出的面板中选择以type in的方式创建临时节点,在X、Y、Z后的方框中分别输入各个受力点坐标，然后点击create node创建临时节点，如图28所示，四个受力点都创建完成以后点击return返回主菜单，创建完后的模型如图29所示。图27 Geom面板图28 创建临时节点图29 创建完临时节点后的模型创建受力连接在标签区依次单击Modemodel view 在Component标签上右击，选择Create，在弹出的对话框中输入名称“RBE2”单击Create退出，参考图15。在页面菜单栏,单击1D,进入1D面板如图16所示，单击rigids 出现ri

14、gids面板如图30所示：图30 1D面板在工具栏点击XY俯视图按钮，切换模型视图。在rigids面板左侧选择create，单击independent左边选框，在图形去选取刚刚建立的与转向拉杆连接处的临时节点（即现在图中最左侧的黄点），单击dependent右边的下拉按钮，选择nodes，单击nodes选框，按住shift键，在图形区框选与转向拉杆连接孔内壁所有节点，如图31,右边所有自由度全选中，点击右上角create，如图31所示，同理，按照这个方法将其他三个临时节点以其对应的孔连接起来，注意与减振器支座连接的节点应与两个孔相连，创建完连接后的模型如图32 所示：图31 建立连接图32 创

15、建完受力连接后的转向节模型12 添加载荷集单击主菜单区上方工具栏，进入LoadCollector面板，在面板左侧选择create，在loadcol name左侧对话框输入load1，颜色任意，card image切换成no card image 点击右上角create按钮生成载荷集，如图33所示。图33 添加载荷集13 添加载荷添加力在页面菜单栏,单击Analysis,进入Analysis面板如图34所示，单击forces按钮， 出现forces面板,在forces的面板左侧选择create，在中间的对象下拉菜单选择nodes作为加载对象，单击nodes选框，并选择与转向拉杆连接处的临时节点，

16、 图34 Analysis面板坐标系选择global system 下面的下拉菜单选择constant components，然后依次输入转向节与转向拉杆连接处的力的X、Y、Z三个方向分力，显示比例magnitude按自己需求输入即可，单击右上角create按钮，生成力，如图35所示。按照上面操作依次添加其他三个点的力，单击return返回Analysis面板。图35 添加力添加力矩在Analysis面板，单击moment（forces下方，参考图34）按钮，如图36，单击nodes选框，并选择与转向拉杆连接处的临时节点，坐标系选择global system 下面的下拉菜单选择constant

17、 components，然后依次输入转向节与转向拉杆连接处的力矩的X、Y、Z三个方向分力矩，显示比例magnitude按自己需求输入即可，单击右上角create按钮，添加力矩，。按照上面操作依次添加其他三个点的力矩，单击return返回Analysis面板。添加完力和力矩的装箱姐有限元模型如图37所示图36 添加力矩图37 力和力矩14 添加工况在页面菜单栏,单击Analysis,进入Analysis面板如图34所示，单击loadsteps按钮， 出现loadstep面板,在左侧的name对话框输入step1勾选下方LOAD选项，点击出现的方框，选择load1，右侧计算类别选择linear s

18、tatic，单击右上角create生成工况步，如图38所示，单击return返回。图38 添加工况15 设置控制卡片在页面菜单栏,单击Analysis,进入Analysis面板，如图39所示，单击conrol cards按钮，出现conrol cards面板,单击右下角GLOBAL_CASE_CONTROL（如图40）在弹出的面板中，拉左侧的进度条并勾选Output，在下级菜单中勾选Displacement，Stress，选择ALL，Strain，下级的DISPopts、STRESSopts、STRAINopts都选择ALL，如图41所示，单击return返回conrol cards面板（如图

19、40），点击SOL按钮，在Analysis 图39 Analysis面板图40 conrol cards面板图41 GLOBAL_CASE_CONTROL面板下方的计算类型中选择Statics，如图42所示，单击return返回conrol cards面板。图42 SOL面板单击conrol cards面板中间PARAM按钮，拖动左下方的滚动条，并勾选AUTOSPCINTER、INREL、POST，并单击INREL_V1下方的按钮，选择-2（惯性释放），如图43所示，单击return返回。16 导出bdf文件为了减小bdf文件大小，需要删除无用的模型组件。右击标签区Component右边加号，展开组件，在KUNCKLE.PRT、2D_element上右键，删除这两个组件。单击工具栏的Export按钮，或者在菜单栏选择FileExport进入Export面板，File type选择Nastran，Template选择Standard format，单击File后面的文件夹符号，选择保存位置，输入文件名为knuckle_demo.bdf，其他设置默认，单击Export导出bdf文件。将上面生成的knuckle_demo.bdf文件提交给Nastran计算即可得到结果。四、 实验报告将上面生成的knuckle_d