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基于HyperWorks后部高度传感器支架刚度分析与优化设计

2018/2/16    来源:互联网    作者:杜伟娟  胡海欧  陈韬      
关键字:刚度分析  OptiStruct  优化设计  可行性  
本文选用HyperMesh建立支架的有限元模型,选用OptiStruct求解器完成对模型的刚度分析,使用HyperView进行后处理得到位移分布云图,其分析结果为结构设计和改进提供参考依据。

1 概述

    汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一。现代汽车正由一个单纯交通工具朝着能满足人类需求和安全、舒适及无污染的方向发展。汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源,是汽车电子控制系统的关键部件,也是汽车电子技术领域研宄的核心内容之一。

    传感器支架主要是起到固定传感器作用的功能,如果传感器刚度不足,传感器就不能正常工作,不能提供正常的数据,会明显降低整车的性价比,也会给用户带来不便。为了更好的模拟实际工况,考虑了传感器支架在车辆行驶过程中的受力情况,设计了四种工况条件,根据计算的位移情况来判断刚度是否满足要求,同时针对刚度不足的情况提出优化建议。

    HyperWorks作为高效的CAE软件集前后处理与求解器于一体,功能全面,操作便捷,因此本文选用HyperMesh建立支架的有限元模型,选用OptiStruct求解器完成对模型的刚度分析,使用HyperView进行后处理得到位移分布云图,其分析结果为结构设计和改进提供参考依据。

2 原方案支架结构刚度分析

2.1 有限元模型的建立

    该分析主要是针对传感器支架刚度问题,所以将传感器结构简化成一个质量点,只考虑支架的结构。首先对CATIA创建的几何模型,运用HyperMesh进行几何清理,最后按照有限元网格划分规范对模型进行网格划分,模型结点数1820,单元数1728,如图1所示。

    1

    图1 支架有限元模型

2.2 材料属性

    计算中所使用的材料参数如下:

    合金钢的材料参数:弹性模量:210Gpa,材料密度:7.9e+3kg/m3,泊松比:0.3粘胶材料参数:弹性模量:4GPa,材料密度:1.2e+3kg/m3,泊松比:0.3

    长度单位为:mm

2.3 刚度分析及方案改进

    整车在行驶过程中受到的载荷主要来自路面与发动机的振动,由行驶系统及其连接机构传到车身各个部位,所以车辆行驶时传感器支架受到的载荷比较复杂,为了更好的模拟实车状态,本文设计了在传感器安装点区域分别施加X向、Y向、Z向、法向各100N,以便模拟哪个方向的受力对支架刚度影响比较大。相应的四种工况如表1所示。将支架和车身连接处约束六个方向自由度:DOF=123456,传感器安装点加载X、Y、Z和法向各100N,如图2所示。

    表1 模型刚度计算4种工况设定表

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    图2 计算模型边界条件设定

责任编辑:张纯子
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