白車身模態(tài)作業(yè)指導(dǎo)書(修改)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上文件編號(hào)： YJY·P ·0020·A1-2004文件名稱：白車身模態(tài)分析作業(yè)指導(dǎo)書編制： 日期：審核： 日期：批準(zhǔn)： 日期：發(fā)布日期：年 月 日 實(shí)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(yàn)，編制本分析作業(yè)指導(dǎo)書。意在對(duì)本公司分析人員在做白車身模態(tài)分析的過程中起指導(dǎo)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(dǎo)書將在本公司所有白車身模態(tài)分析中貫徹，并將在實(shí)踐中進(jìn)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(shè)置

2、；分析結(jié)果后處理和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。本標(biāo)準(zhǔn)于2004年9月起實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)由上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)室提出。本標(biāo)準(zhǔn)由上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)室負(fù)責(zé)歸口管理。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：謝穎、鄧文彬部 門分 析 工 作 流 程說 明汽車設(shè)計(jì)部門汽車工程設(shè)計(jì)研究院CAE分院振動(dòng)與噪音分析研究所項(xiàng)目分析員 主管分析員 項(xiàng)目分析員主管分析員項(xiàng)目分析員主管分析員產(chǎn)品數(shù)模復(fù)核UG數(shù)模、材料屬性、焊點(diǎn)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(bào)告、并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出具體評(píng)價(jià)及向設(shè)計(jì)部門提出修改方案利用MSC.Nastran進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果以xdb文件形式導(dǎo)入MSC.Patran得出后處理結(jié)果

3、Y根據(jù) UG數(shù)模利用 Hypermesh對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分、焊點(diǎn)連接。然后導(dǎo)入MSC.Patran對(duì)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(jì)算的bdf卡片 是否合格 N Y最終報(bào)告內(nèi)審、外審是否通過 N Y項(xiàng)目啟動(dòng)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(jì)算方式的正確性CAE分院模態(tài)分析工作所需時(shí)間在車身分院提供完整白車身數(shù)模（有焊點(diǎn)，且沒有干涉）的條件下，一輪建模計(jì)算及編寫報(bào)告需22天/5人。通常一個(gè)項(xiàng)目中，隨設(shè)計(jì)的不斷更新，需不斷更新檢查和計(jì)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(biāo)及意義本分析旨在分析白車身

4、的振動(dòng)固有頻率和振型，得到的數(shù)據(jù)可為車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和振動(dòng)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(diǎn)用RBE2(6個(gè)自由度)模擬，焊點(diǎn)布置應(yīng)符合實(shí)際情況，邊界條件為自由。3.2網(wǎng)格大小和注意事項(xiàng)如下。3.2.1建模標(biāo)準(zhǔn)（所有項(xiàng)均在HYPERMESH中檢測(cè)）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(xiàng)：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(duì)于倒角，倒角兩端點(diǎn)距離小于5mm時(shí)可刪去（命令：geomdistance）。當(dāng)?shù)菇莾啥它c(diǎn)距離大于5mm時(shí)，測(cè)一下倒角的弧長(命令：geomlength)，如弧長小于10mm時(shí)劃分一個(gè)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(duì)于孔，半徑小于5mm

6、時(shí)可刪去，同時(shí)刪去小于5mm的凸臺(tái)和沉孔。3.2.2.3對(duì)于對(duì)稱件，只劃分一個(gè)件的網(wǎng)格，另一個(gè)件使用鏡像方法生成。對(duì)于一個(gè)單個(gè)零件如果是左右對(duì)稱的，可將它從中間切開，劃分一半即可（使用splitbody命令），對(duì)于單個(gè)零件判斷其是否是左右對(duì)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(duì)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(duì)分析目標(biāo)的重要性可不進(jìn)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(duì)于B柱之后柱之前的零件，可適當(dāng)增大網(wǎng)格尺寸，定在15-20mm，柱之后2035劃分時(shí)可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整(如對(duì)一些連

7、接處可劃分細(xì)一些)；3.2.2.6原則上存在焊點(diǎn)的翻邊必須劃分兩排單元，識(shí)別焊邊可察看各總成數(shù)模、或者是看參考車型以及去設(shè)計(jì)部門的相關(guān)負(fù)責(zé)人聯(lián)系。在焊點(diǎn)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(dāng)將翻邊加長。大于10mm時(shí)，考慮劃分兩排單元，對(duì)不符合長度要求的單元進(jìn)行必要的調(diào)整（如將翻邊的邊界toggle掉）。原則上焊點(diǎn)位置由設(shè)計(jì)部門確定，在設(shè)計(jì)部門已提供焊點(diǎn)位置的情況下，采取以下操作步驟：1）在UG中檢查焊點(diǎn)位置，若發(fā)現(xiàn)分布不合理的焊點(diǎn)，須與車身相關(guān)設(shè)計(jì)人員確認(rèn)；2）將零件導(dǎo)入HYPERMESH，其中應(yīng)包含該零件的焊點(diǎn)信息點(diǎn)和圓圈線（導(dǎo)入前需確認(rèn)在UG里已經(jīng)將點(diǎn)、線、面

8、分層）；3）將含圓線圈的COMP隱藏，只顯示零件和焊點(diǎn)，然后用GEOM CLEANUP/FIXED POINTS/ADD命令將焊點(diǎn)變成零件面上的硬點(diǎn)；4）劃分網(wǎng)格并按標(biāo)準(zhǔn)檢查好單元質(zhì)量后，文件先以HM格式進(jìn)行保存（須包含所有點(diǎn)、線、面和單元），然后將網(wǎng)格輸出成*.bdf文件，再將焊點(diǎn)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(shí)，將同一零件的*.bdf、*.igs文件導(dǎo)入，且放在同一個(gè)GROUP里。6）圓圈的個(gè)數(shù)的含義如下：兩層焊點(diǎn)以5紅色圓圈表示；三層焊點(diǎn)以6紅色雙圓圈表示；四

9、層焊點(diǎn)以7紅色三圓圈表示；多層焊用一個(gè)多點(diǎn)RBE2模擬，不能用多個(gè)RBE2模擬，且該RBE2的INDEPENDENT節(jié)點(diǎn)位于中間板上。7）對(duì)于跨總成的多層焊點(diǎn)，須在裝配完整后再行連接。在確認(rèn)設(shè)計(jì)部門不能提供焊點(diǎn)的情況下，焊點(diǎn)的布置按照“白車身焊接設(shè)置”操作指導(dǎo)書，對(duì)于參考車型中焊點(diǎn)比“白車身焊接設(shè)置”操作指導(dǎo)書普遍比較密的區(qū)域，可以根據(jù)參考樣車的實(shí)際情況適當(dāng)對(duì)該處焊點(diǎn)進(jìn)行加密。3.2.2.7在hypermesh里劃分完網(wǎng)格后，進(jìn)行表1中的檢查并對(duì)不符合規(guī)范的網(wǎng)格進(jìn)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(jìn)行一次總檢

10、測(cè)。3.2.2.8單個(gè)零件的有限元模型中不允許有自由節(jié)點(diǎn)和重復(fù)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(jìn)行保存，同時(shí)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(dǎo)出的IGS文件，命名與原PRT文件名相同，如：.Prt.igs ； 對(duì)稱件命名，如：（對(duì)稱件）.prt121.igs3.2.3.2 HM文件命名時(shí)同IGS文件，輸出的BDF文件命名時(shí)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(chǔ)?？偝闪慵澐滞戤叄瑢⒃赑ATRAN中進(jìn)行干涉的調(diào)整，焊點(diǎn)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(xiàng)選擇Default, OK。3.2.4.2分層導(dǎo)入有限元模型。 File>Import, 彈出對(duì)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(dǎo)入的BDF文件名一致,頭部加總成號(hào)，如：53），Apply。3.2.4.3 所有零件導(dǎo)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(gè)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(jìn)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)的含義是系統(tǒng)的某一本質(zhì)的振動(dòng)形態(tài)，在這種振動(dòng)形態(tài)下，系統(tǒng)表現(xiàn)出單自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特征。模態(tài)分析指對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性的解析分析和試驗(yàn)分析，

13、其結(jié)構(gòu)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dòng)微分方程組中的物理坐標(biāo)變換為模態(tài)坐標(biāo)，使方程組解耦，成為一組以模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)參數(shù)描述的獨(dú)立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。其中，坐標(biāo)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(duì)系統(tǒng)的固有特性的提煉和識(shí)別，最終目標(biāo)為識(shí)別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)特性分析、振動(dòng)故障診斷和預(yù)報(bào)以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(biāo)車的實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果為目標(biāo)，主要的幾階整體彎扭模態(tài)頻率應(yīng)高于或至少等于目標(biāo)車相對(duì)應(yīng)的模態(tài)頻率。結(jié)

14、構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)由外界激勵(lì)頻率和結(jié)構(gòu)本身的固有頻率決定。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)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(yīng)盡量錯(cuò)開載荷激振頻率2Hz以上。微型車的激勵(lì)一般最主要為路面激勵(lì)、車輪不平衡激勵(lì)、發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速激勵(lì)。路面激勵(lì)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(lì)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(dòng)機(jī)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(dòng)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(duì)比車的，則表明該車的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度比對(duì)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(yīng)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(bào)告的形式提交，可出現(xiàn)在白車身結(jié)構(gòu)有限元分析報(bào)告以及其它與之相關(guān)的振動(dòng)分析報(bào)告中。7、具體分析流程7.1 對(duì)已經(jīng)連好焊點(diǎn)的白車身的各個(gè)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(diǎn)擊Subcases，create邊界條件mode，點(diǎn)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(jì)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(diǎn)擊S