CN109086498B - 一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法 - Google Patents

一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法 Download PDF

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Abstract

一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法，通过对挡泥板橡胶垫的装配过程进行模拟，可以模拟因过盈配合引起的应力分布，体现橡胶垫装配过程对挡泥板支座和圆管的影响，可以更好的体现挡泥板支座和车架连接位置受力的实际情况，提供更为可靠的实验结果。该方法可在设计初期实物未加工出来前就进行结构强度分析，可极大程度降低开发成本、缩短开发周期。

Description

一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法
技术领域
本发明涉及一种带有橡胶垫的挡泥板支架的分析方法，属于汽车设计分析试验技术领域。
背景技术
中国发明专利申请“公布号：CN106777691A，公布日：2017年5月31日，名称：用于结构动力学仿真的橡胶O形圈有限元建模方法” 公布了一种仿真式橡胶O形圈有限元建模方法，该方法在对橡胶材料进行建模时，将橡胶视为线性材料，通过与模态试验对标调整材料的弹性模量，使模型的模态频率与试验结果相近，将调整好的弹性模量作为橡胶O形圈的材料参数，对橡胶O形圈进仿真分析。该方法未能考虑橡胶圈装配过程产生的应力影响，每进行一次分析，就需要将实物加工装配进行模态试验，不能在设计初期实物未加工制造出来时进行分析，增加了开发成本，开发周期较长。另外，由于橡胶材料为非线性材料，采用等效弹性模量进行等效的方法也不够精确，同时也未考虑橡胶材料预变形和因此产生的应力对结构强度的影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种新的分析方法，该分析方法通过对挡泥板橡胶垫的装配过程进行模拟，可以模拟橡胶垫因过盈配合引起的应力分布，体现橡胶垫装配过程对挡泥板支座和圆管的影响，可以更好的体现挡泥板支座和车架连接位置受力的实际情况，提供更为可靠的实验结果。该方法可在设计初期实物未加工出来前就进行结构强度分析，可极大程度降低开发成本、缩短开发周期。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法，具体步骤如下：
步骤a、分别建立挡泥板支座、橡胶垫、圆管、车架和挡泥板总成其他部分的CAD模型，并在有限元软件中进行网格划分，建立有限元模型；
步骤b、将车架有限元模型、挡泥板总成其他部分的有限元模型与挡泥板支座、橡胶垫和圆管的有限元模型导入到同一个模型；
步骤c、约束挡泥板支座三个螺栓孔，将橡胶垫与圆管模型置于装配开始的位置，在橡胶垫的端部施加位移驱动，完成挡泥板的装配过程，得到橡胶垫在装配过程引起的变形和应力分布；
步骤d、在步骤c的计算结果的基础上释放挡泥板支座三个螺栓孔的约束，改变位移驱动，将装配好的挡泥板支座、橡胶垫和圆管模型移动到与车架的安装位置，同时将车架约束，在挡泥板支座与车架的安装面建立接触，在橡胶垫端部和车架接触面位置建立接触，在挡泥板支座螺栓孔与车架连接孔通过简化梁单元来模拟螺栓连接并添加螺栓预紧力，将橡胶垫伸出部分压紧，使挡泥板支座及橡胶垫与车架安装面良好接触；
步骤e、在步骤d的基础上释放车架的约束，将挡泥板总成其他部分与圆管建立接触，选取车架上的激励点，在激励点施加试验测得的加速度数据，对整个模型进行瞬态响应分析；
步骤f、输出挡泥板支座与车架连接位置、挡泥板支座和圆管的应力时间历程数据以判断挡泥板支架是否满足材料的强度要求；若满足要求，则分析过程结束；若不满足要求，则需要通过修改圆管或挡泥板支座的结构或材料，重新进行分析，直到满足强度要求。
优选的，所述的步骤a中，挡泥板支座、橡胶垫和圆管的有限元模型均采用六面体单元进行网格划分。
优选的，所述的步骤a中，仅截取靠近挡泥板的一小部分车架作分析试验用。
优选的，所述的步骤c中，圆管的有限元模型的外表面与橡胶垫的有限元模型的内表面之间共节点，橡胶垫有限元模型的外表面与挡泥板支座有限元模型的内表面建立接触。
优选的，所述的步骤c和步骤d中，橡胶垫的材料使用Mooney-Rivlin模型进行模拟, Mooney-Rivlin模型参数通过橡胶材料试验获得。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
1.本发明对挡泥板橡胶垫的装配过程进行了模拟，可以模拟橡胶垫因过盈配合引起的应力分布，体现橡胶垫装配过程对挡泥板支座和圆管的影响，可以更好的体现挡泥板支座和车架连接位置受力的实际情况，提供更为可靠的实验结果。该方法可在设计初期实物未加工出来前就进行结构强度分析，可极大程度降低开发成本、缩短开发周期。
2.本发明在建立有限元模型时，挡泥板支座、橡胶垫和圆管均采用六面体单元，而橡胶垫的内表面和圆管的外表面接触区域的网格直接进行共节点连接，省略了橡胶垫与圆管的装配仿真计算过程，简化了仿真分析过程，提高了仿真分析的效率。
3.本发明通过改变接触和约束关系，将挡泥板总成的装配过程与挡泥板的强度分析过程在同一个模型中进行，不需要将计算结果在不同模型之间进行传递。
4.本发明考虑了螺栓预紧力及橡胶垫与车架连接位置的接触，可以更好的体现挡泥板支座和车架连接位置受力的实际情况，可同时考察挡泥板支座与车架连接位置的强度。
附图说明
图1为本发明分析过程示意图；
图2为挡泥板支座、橡胶垫、圆管装配前的示意图；
图3为挡泥板支座、橡胶垫、圆管装配后的示意图；
图4为挡泥板总成在车架上的装配图。
图中：圆管1，橡胶垫2，挡泥板支座3，车架4，挡泥板总成其他部分5。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施例对本发明做进一步的详细描述。
参见图1至图4，一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法，具体步骤如下：
一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法，具体步骤如下：
步骤a、分别建立挡泥板支座3、橡胶垫2、圆管1、车架4和挡泥板总成其他部分5的CAD模型，并在有限元软件中进行网格划分，分别建立有限元模型；
步骤b、将车架4有限元模型、挡泥板总成其他部分5的有限元模型与挡泥板支座3、橡胶垫2和圆管1的有限元模型导入到同一个模型；
步骤c、约束挡泥板支座3的三个螺栓孔，将橡胶垫2与圆管1的模型置于装配开始的位置，在橡胶垫2的端部施加位移驱动，完成挡泥板的装配过程，得到橡胶垫2在装配过程引起的变形和应力分布；
步骤d、在步骤c的计算结果的基础上释放挡泥板支座3的三个螺栓孔的约束，改变位移驱动，将装配好的挡泥板支座3、橡胶垫2和圆管1的模型移动到与车架的安装位置，同时将车架4约束，在挡泥板支座3与车架4的安装面建立接触，在橡胶垫端部和车架接触面位置建立接触，在挡泥板支座螺栓孔与车架连接孔通过简化梁单元来模拟螺栓连接并添加螺栓预紧力，将橡胶垫伸出部分压紧，使挡泥板支座及橡胶垫与车架安装面良好接触；
步骤e、在步骤d的基础上释放车架4的约束，将挡泥板总成其他部分5与圆管1建立接触，选取车架4上的激励点，在激励点施加试验测得的加速度数据，对整个模型进行瞬态响应分析；
步骤f、输出挡泥板支座3与车架4连接位置、挡泥板支座3和圆管1的应力时间历程数据以判断挡泥板支架是否满足材料的强度要求；若满足要求，则分析过程结束；若不满足要求，则需要通过修改圆管1或挡泥板支座3的结构或材料，重新进行分析，直到满足强度要求。
优选的，所述的步骤a中，挡泥板支座3、橡胶垫2和圆管1的有限元模型均采用六面体单元进行网格划分。
优选的，所述的步骤a中，仅截取靠近挡泥板4的一小部分车架作分析试验用。
优选的，所述的步骤c中，圆管1的有限元模型的外表面与橡胶垫2的有限元模型的内表面之间共节点，橡胶垫2有限元模型的外表面与挡泥板支座3有限元模型的内表面建立接触。
优选的，所述的步骤c和步骤d中，橡胶垫2的材料使用Mooney-Rivlin模型进行模拟, Mooney-Rivlin模型参数通过橡胶材料试验获得。
实施例1：
如图1至图4所示，一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法，具体实施步骤如下：
步骤a、分别建立挡泥板支座3、橡胶垫2、圆管1、车架4和挡泥板总成其他部分5的CAD模型，并在有限元前处理Hypermesh软件中进行网格划分，建立有限元模型。为了方便计算收敛和提高计算效率，挡泥板支座3、橡胶垫2和圆管1均采用六面体单元进行网格划分，为了减小模型的规模，仅截取车架4靠近挡泥板的一小部分作分析试验。
步骤b、将车架4有限元模型、挡泥板总成其他部分5的有限元模型与挡泥板支座3、橡胶垫2和圆管1导入到ABAQUS软件中。
步骤c、车架4有限元模型、挡泥板总成其他部分5不做任何约束，不加载任何载荷；约束挡泥板支座3有限元模型的三个螺栓孔，将橡胶垫2和圆管1的有限元模型置于装配开始的位置，在橡胶垫2有限元模型外表面与挡泥板支座3有限元模型内表面建立接触，圆管1的有限元模型的外表面与橡胶垫2的有限元模型的内表面之间共节点，在橡胶垫的端部施加位移驱动，完成挡泥板的装配过程, 装配完成后的模型如图3所示，得到装配过程引起的变形和应力分布。橡胶垫2的材料使用Mooney-Rivlin模型进行模拟,Mooney-Rivlin模型参数通过橡胶材料试验获得。该步骤模拟了橡胶垫2与圆管1和挡泥板支座3的安装过程。
步骤d、在上一步计算结果的基础上释放挡泥板支座3三个螺栓孔的约束，将装配好的挡泥板支座3、橡胶垫2和圆管1模型作为一个整体移动到与车架4的安装位置，装配完成后的模型如图4所示。在挡泥板支座3与车架4的安装面建立接触，同时将车架4约束，在橡胶垫2端部和车架4接触位置建立接触，在挡泥板支座3螺栓孔与车架4连接孔通过简化梁单元来模拟螺栓连接并添加螺栓预紧力，将橡胶垫2伸出部分压紧，使挡泥板支座3及橡胶垫2与车架4安装面良好接触。该步骤模拟了挡泥板支座3在车架上的安装过程。
步骤e、在上一步计算结果的基础上释放车架4的约束，将挡泥板总成其他部分5与圆管1建立接触，选取车架4上的激励点，在激励点施加试验测得的加速度数据，对整个模型进行瞬态响应分析。
步骤f、输出挡泥板支座3与车架4连接位置、挡泥板支座3和圆管1的应力时间历程数据以判断是否满足材料的强度要求。若满足要求，则分析过程结束。若不满足要求，则需要通过修改圆管1或挡泥板支座3的结构或材料，重新进行分析，直到满足强度要求。
以上内容是结合具体实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认为本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出的简单替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法，具体步骤如下：
步骤a、分别建立挡泥板支座、橡胶垫、圆管、车架和挡泥板总成其他部分的CAD模型，并在有限元软件中进行网格划分，建立有限元模型；
步骤b、将车架有限元模型、挡泥板总成其他部分的有限元模型与挡泥板支座、橡胶垫和圆管的有限元模型导入到同一个模型；
步骤c、约束挡泥板支座三个螺栓孔，将橡胶垫与圆管模型置于装配开始的位置，装配开始时，圆管有限元模型的内端位于挡泥板支座有限元模型的安置通孔内，圆管有限元模型内端的外表面与橡胶垫有限元模型内端的内表面之间共节点，橡胶垫有限元模型内端的外表面与挡泥板支座有限元模型安置通孔的表面建立接触，装配时，在橡胶垫的外端施加向圆管所在方向运动的位移驱动，完成挡泥板的装配过程，得到橡胶垫在装配过程引起的变形和应力分布；
步骤d、在步骤c的计算结果的基础上释放挡泥板支座三个螺栓孔的约束，改变位移驱动，将装配好的挡泥板支座、橡胶垫和圆管模型移动到与车架的安装位置，同时将车架约束，在挡泥板支座与车架的安装面建立接触，在橡胶垫端部和车架接触面位置建立接触，在挡泥板支座螺栓孔与车架连接孔通过简化梁单元来模拟螺栓连接并添加螺栓预紧力，将橡胶垫伸出部分压紧，使挡泥板支座及橡胶垫与车架安装面良好接触；
步骤e、在步骤d的基础上释放车架的约束，将挡泥板总成其他部分与圆管建立接触，选取车架上的激励点，在激励点施加试验测得的加速度数据，对整个模型进行瞬态响应分析；
步骤f、输出挡泥板支座与车架连接位置、挡泥板支座和圆管的应力时间历程数据以判断挡泥板支架是否满足材料的强度要求；若满足要求，则分析过程结束；若不满足要求，则需要通过修改圆管或挡泥板支座的结构或材料，重新进行分析，直到满足强度要求。
2.根据权利要求1所述的一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法，其特征在于：所述的步骤a中，挡泥板支座、橡胶垫和圆管的有限元模型均采用六面体单元进行网格划分。
3.根据权利要求1所述的一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法，其特征在于：所述的步骤a中，仅截取靠近挡泥板的一小部分车架作分析试验用。
4.根据权利要求1所述的一种带有橡胶垫的挡泥板支架分析方法，其特征在于：所述的步骤c和步骤d中，橡胶垫的材料使用Mooney-Rivlin模型进行模拟, Mooney-Rivlin模型参数通过橡胶材料试验获得。
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