【某汽车坐垫骨架分析案例2300字】

某汽车坐垫骨架分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u3963某汽车坐垫骨架分析案例 1129321.1有限元分析软件ANSYSWorkbench介绍 1241191.2有限元分析基本原理 282941.3有限元分析建立的原则 3161131.4汽车坐垫骨架有限元模型的建立 4218191.1.1材料属性 4323461.1.2网格划分 5155581.1.3约束及施加载荷 570011.5不同重量对座椅骨架的影响 6132651.5.1重量为600N产生的影响 622411.5.2重量为1000N产生的影响 6158921.5.3重量为1500N产生的影响 71.1有限元分析软件ANSYSWorkbench介绍当今时代，人们使用的分析软件种类有很多，目前ANSYS软件就是使用数目最广的，同时ANSYS在经过了这悠长的发展历史，从而其有许多版本，到目前为止，版本更新到ANSYS2021R1，其中就有文中模型分析所使用的软件是ANSYSWorkbench2021R1REF_Ref393\r\h[29]。启动ANSYSWorkbench2021R1这个分析工具，从左侧的模块中发现其功能众多，同时我们大多数情况用到的功能在工具箱中，如图4-1所示：图4-1工具箱1.2有限元分析基本原理有限元法制的是是将整体变成无，再有无变成整体的转换过程，这类转换原理也可以应用于其他的分析软件，当一个物体在许多小而紧密的关系中变化时，它就会形成一个小单位，通过代表这个地方的受力和变形状况，我们可以假设，当小单元与任何东西的距离非常小的时候，它们可能代表着这个地方的受力状况，在任何细胞上再加一个力，这就是物体的受力。所以，对于模型而言，单元划分是不可缺少的。在有限元分析这个过程里，是相对容易的，首先是通过NX对需要进行分析的实体模型进行三维建模，同时还需要防止在单元格划分时，因为分析模型的不同形状导致划分单元格不成立的状况出现，应该简化所需要分析模型。汽车座椅的功能部件数量大，同时模型的构造也相对复杂，如果单独划分汽车座椅会产生较大误差。因此，在汽车座椅模型分散后，定义汽车座椅单元格的目标函数，每一个小单位都被转换成不同的研究对象，力和位移变成线性关系，假如输入一定的作用力，则输出参数是最终位置偏移的参数，就是所测的目标函数，所以每个的节点位移函数，其关系公式为：（4-1）函数向量为[N]；位移向量为{U}；所求的则是点位移向量。据（4-1），可推算获得节点位置的应变：（4-2）单元应变矩阵为[B]；任意节点矩阵为{δ}e；微分算子为则：（4-3）弹性矩阵为[D]；盈利矩阵为{σ}e单元刚度可以由最小势能原理可以得到：（4-4）刚度矩阵为[k]单元平衡方程为：（4-5）等效节点应力为{因为有限元分析可以非常有效地仿真出各种部件的实际模型的形状结构、约束、受力，所以，求解得到的目标值就非常的的接近实际，因此就可以将其作为完善和设计的功能部件的参照依据。1.3有限元分析建立的原则在创建汽车坐垫骨架后进行模型的有限元分析，需要遵守下列原则：首先电脑计算所需要的时间是由网格的多少、大小的规划来决定的，因此在确保求解结果的精度的要求下，使汽车坐垫骨架模型的网格数量要充足，同时划分要规范，而且，我们需要让计算机尽可能的减少运行时间。当需要电脑计算结果的时间越短，那么就需要将模型的网格划分的规则，同时数量不可以太多，但是如果只是打算方便、快捷，而将划分网格的太少，这样做的话，必然会影响到求解精度；相反，如果将模型的网格划分的不规则，同时数量也太多，这样的话会导致求解的时间加长，从而增大了计算量，最终计算的精度也会变低。其次创建坐垫骨架模型的有限元分析的时候，如果在求解出结论时出现比较大的误差，这样会导致所有的时间都浪费了。因此整理出了一些常见的误差来源，方便检查分析的模型，如下图4-2。图4-2误差来源1.4汽车坐垫骨架有限元模型的建立1.1.1材料属性通过已经创建好了的汽车坐垫三维模型，其结构如下面的图4-3所示，主要由汽车坐垫、支架、滑轨、收纳箱外壳和收纳箱组成。由于座椅骨架大部分采用的材料为钢材，型号为Q235，部分部件采用的材料为304不锈钢REF_Ref9930\r\h[30]，所以分析模型的坐垫、支架、滑轨、收纳箱外壳的材料采用Q235，而收纳箱材料则采用ABS 。图4-3分析模型表4-1Q235参数表4-2ABS参数1.1.2网格划分首先确定模型的网格精度的选择，其中网格尺寸调整过渡里选择缓慢，在网格质量划分中选择中等选项，定义划分的方法为自动网格划分形式。因为简易后的分析模型相对而言比较规则，因此模型在网格划分的过程里，应该按照网格划分的原则进行，网格划分出来的模型图，如图4-4。网格划分后的分析模型产生一定数量的单元和节点，总单元数量达到了226595个，节点数量达到了354115个。图4-4汽车坐垫骨架的分析模型1.1.3约束及施加载荷按照汽车座椅骨架在日常生活里运用的实际情况来讲，采用静态结构分析，分析在约束状态下分析座椅模型，这样能够精准的展现出坐垫的变形分布情况。对于模型采用静态结构分析，对比不同重量的人对座椅的力所产生的变形情况，来验证收纳箱是否会发生大尺度的变形。在坐垫骨架的两侧分布全部载荷力，分别采取600N，1000N，1500N进行对比。如表4-1所示，是在ANSYSWorkbench2021R1设置需要分析的模型的边界约束条件。表4-3分析模型的支架滑轨约束约束位置支架滑轨底部约束UX、UY、UZ1.5不同重量对座椅骨架的影响1.5.1重量为600N产生的影响对模型在600N的作用下，通过求解得到的总变形量云图，如图4-5。根据求解模型的总变形量云图了解到，最大变形量为0.00049mm，它发生在坐垫骨架结构的边缘位置，对脚托的影响小，从而对下方的收纳盒影响小，因此汽车座椅在正常青少年使用下，汽车座椅下方收纳箱的几乎不发生变形。图4-5600N作用下的总变形量云图1.5.2重量为1000N产生的影响对模型在1000N的作用下，通过求解得到的总变形量云图，如图4-6。根据求解模型的总变形量云图了解到，最大变形量为0.00082mm，它发生在坐垫骨架结构的边缘位置，对脚托的影响较小，从而对下方的收纳盒影响小，因此汽车座椅在正常成年人的使用下，汽车座椅下方收纳箱的几乎不发生变形。图4-61000N作用下的总变形量云图1.5.3重量为1500N产生的影响对模型在15