基于MxSim的车辆结构有限元分析 课件 第六章 车辆结构瞬态分析

第六章：车辆结构瞬态分析《基于MxSim的车辆结构有限元分析

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车辆结构瞬态分析主要描述线性结构承受随时间按任意规律变化的载荷时的响应。它可以确定结构在静载荷、瞬态载荷和正弦载荷的任意组合作用下随时间变化的位移、应变和应力。由于载荷与时间具有相关性，因此质量和阻尼效应对分析十分重要。6.1 瞬态分析概述瞬态分析通过考虑结构的惯性力和阻尼作用，研究结构在随时间变化的载荷作用下的响应。这些响应包括位移、速度、加速度、应力和应变等，它们随时间的变化而变化。分析的目的在于预测结构在实际工作条件下的性能，确保结构的安全性和可靠性。1、定义与目的瞬态分析基于结构的动力学方程，这些方程通常包含质量矩阵[M]、阻尼矩阵[C]和刚度矩阵[K]，以及节点位移向量{u}、节点速度向量{ṙ}和节点加速度向量{ü}。通过求解这些方程，可以得到结构在不同时间点的动力学响应。瞬态动力学分析（也称为时间历程分析）是用于确定承受任意随时间变化载荷的结构动力学响应的一种方法。可以用瞬态动力学分析确定结构在静载荷、瞬态载荷和正弦载荷的任意组合作用下随时间变化的位移、应变和应力。2、分析原理6.1 瞬态分析概述在进行瞬态分析时，需要注意以下几点：准确设置边界条件和载荷：边界条件和载荷的准确性对分析结果具有重要影响。12考虑非线性特性的影响：对于涉及非线性特性的结构，需要采用适当的求解方法进行处理。34合理选择时间步长：时间步长的选择会影响分析结果的精度和计算效率。应根据结构的固有频率和响应特性进行合理选择。结果验证：对分析结果进行验证，确保结果的准确性和可靠性。6.2 实例分析－某新能源汽车电池pack包瞬态振动分析6.2.1 实例描述新能源汽车，特别是电动汽车，其核心部件之一便是动力电池系统（PACK）。在车辆行驶过程中，动力电池系统持续承受来自路面不平度、电机旋转不平衡等多种因素引起的振动载荷。这些振动不仅会影响电池系统的结构完整性，还可能对电池的性能和安全性造成潜在威胁。因此，对新能源汽车电池PACK包进行瞬态振动分析，评估其在动态环境下的性能和可靠性，是确保电动汽车安全高效运行的重要环节。

近年来，随着新能源汽车市场的快速发展，国内外对动力电池系统的测试标准和评价方法也在不断完善。瞬态振动分析作为其中关键的一环，已成为动力电池系统研发、认证和性能验证的重要手段。在仿真分析中，重点关注电池包的应力分布情况和机械变形程度，分析电池包内部的应力和变形等参数，进而评估电池包在刹车瞬态过程中的结构特性。电池pack包模型6.2 实例分析－某新能源汽车电池pack包瞬态振动分析6.2.2 分析步骤

某新能源汽车电池pack包瞬态振动分析主要包括以下内容：结果分析：对求解结果进行后处理，提取位移、速度、加速度、应力、应变等关键信息，并评估电池PACK包在振动载荷作用下的性能表现。重点关注结构的变形、应力分布、疲劳寿命等方面。优化建议：根据分析结果，提出针对电池PACK包结构设计的优化建议，以提高其抗振动性能和可靠性。求解设置：选择合适的求解方法和时间步长，对建立的有限元模型进行瞬态振动求解。求解过程中，需要考虑结构的惯性力和阻尼作用，以及可能的非线性特性。0304边界条件与载荷施加：根据电池PACK包在车辆中的实际安装位置和工况，施加相应的边界条件和随时间变化的振动载荷。这些载荷通常来源于路面不平度、电机振动等。模型建立：首先，需要建立电池PACK包的有限元模型，包括几何模型、网格划分、材料属性定义等。模型的准确性直接影响分析结果的可靠性。0102分析步骤6.2 实例分析－某新能源汽车电池pack包瞬态振动分析6.2.2 分析步骤具体操作1、导入计算文件

3、创建分析工况5、施加载荷7、后处理2、检查模型网格属性赋予4、施加边界条件6、创建计算任务瞬态响应云图6.3 实例分析－某汽车主轴的瞬态动力学分析6.3.1 实例描述汽车主轴作为汽车的关键零部件，主要用于传递汽车在转弯时的扭矩，并平衡汽车的方向，其动力学性能的好坏直接影响着传动精度与转向精度。通过有限元仿真分析可以在设计阶段时评估结构的性能，优化产品特性，提高使用寿命和安全性。在进行汽车主轴的瞬态动力学分析时，需要注意以下要点：6.3 实例分析－某汽车主轴的瞬态动力学分析6.3.1 实例描述在建模过程中，需要充分考虑主轴的几何形状、材料属性以及连接关系等因素，确保模型能够真实反映主轴的实际情况。1、模型准确性通过选择合适的求解方法、优化网格划分、调整时间步长等方式来实现。同时，需要注意求解过程中可能出现的收敛性问题，确保求解过程的稳定性和可靠性。3、求解精度与效率在施加载荷时，需要根据主轴的实际工作条件进行综合考虑，确保载荷的幅值、频率和波形等参数能够真实反映主轴在行驶过程中受到的动态载荷。2、载荷合理性通过与实验数据进行对比、使用不同的求解方法或调整参数等方式进行验证。同时，需要对结果进行深入分析，找出可能存在的薄弱环节和潜在风险，为优化设计提供有力支持。4、结果验证与分析添加标题几何模型6.3 实例分析－某汽车主轴的瞬态动力学分析6.3.2 分析步骤导入几何模型1）几何清理详细设置‘2）网格剖分详细设置网络剖析材料定义截面属性的创建与