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1、白车身模态分析流程及建模标准,概述,1.几何模型修正2.几何模型读取3.单元尺寸的定义和模型划分 4.模型的合并 5.施加载荷和边界条件 6.分析计算 7.结果的后处理 8.修改设计,分析流程图,几何模型修正,几何模型读取,单元尺寸的定义和模型划分,模型的合并,施加载荷和边界条件,结果的后处理,修改设计,几何模型修正,在建立几何模型的过程中,有可能发生几何特征缺失或者产生一些不必要的小碎面，这些几何错误都需要进行清理，否则会影响有限元模型的质量、计算的精度和速度，具体的方法是进行缝合、修补或合并。可以将N个面合并成一个面（此种方法只限对模型质量要求不高的情况），但关键的特征线应该保留，如拐角、
2、和孔等。,几何模型修正,SURFACE EDIT,1,2,3,1,Can use simultaneously with all surfaces,Surfaces have continuous slope,PATRAN相关的几何模型修正,Point 35,Parametric Surface 6,Trimmed surface with hole,Trimmed surface 8 with hole,Parametric surface without hole,Trimmed surface 4,Remove Vertex,Parametric surface,Point 44,Par
3、ametric Surface 2,New Vertex,Trimmed surface,几何模型读取,：一般公司的数学模型都按照层管理的模式进行，通常不同的层存储不同的信息，在模型读入后，可以将多余的层删除，将有用的面移入当前层中，如条件允许可以将当前层的名称改成零件名称。便于以后添加材料性质卡和辨别零件。PATRAN可以较为方便的将整车的各个不同的零件进行分组并进行管理,CAE模型的建立,根据计算机的能力和要求的精度确定合适的网格大小，划分网格。如果机器的能力和时间允许，可以将单元尺寸划分的小一些（但不能太小），如可以按照碰撞的计算要求进行划分，这样同一个模型既能够计算模态分析，有可以模拟
4、碰撞.,网格划分Advanced Surface Mesher,BenefitsDrastically reduce analysis modeling timethe same part can now be meshed in less than a minuteoriginally,it would take at least 30 minutesReduce costIncrease productivityBuild quality finite element models with minimal user interaction,User Scenario 1,Verify:S
5、urface:BoundaryMany internal free edges,User Scenario 1,Verify:Surface:BoundaryMany internal free edges,OverlappedSurface boundaries,Gap,User Scenario 1,Create initial tri-meshPseudo surfaces,Initial Mesh,User Scenario 1,Create initial tri-meshPseudo surfaces,User Scenario 1,Pseudo surface cleanupVe
6、rify element free edges,Cleanup,Verify Free edges,User Scenario 1,Pseudo surface cleanupCreate congruent meshes(based on user defined tolerance)Select initial tri-meshSet tolerance to.1194 new elements created293 free edges have been stitchedVerify free edges againAll internal free edges and overlap
7、s have been eliminated2 gaps needs to be manually stitched,Make Congruent,User Scenario 1,Pseudo surface cleanupStitch free edges Select free edgeUse“Free Edge of 2D Element“selection iconUse polygon pick to select the entire gapRepeat for all known gaps,Stitching,This tool will close the gaps of ar
8、eas defined by the selected edges.Also,This tool will close the gaps without any checking of tolerance values.,User Scenario 1,Additional manual mesh simplificationMerge pseudo faces to eliminate skewed or sliver surfacesCreate higher quality final mesh,Simplify,Merge 16 pseudo faces into 1 face,Mer
9、ge Faces,User Scenario 1,Additional manual mesh simplification,1 face,User Scenario 1,Create Final MeshSelect all pseudo facesEnter desired final element size,Final Mesh,CAE模型网格质量控制,如果要得到精度较高的计算结果,网格的质量是是至关重要的.相对于模态分析求解网格控制如下单元翘曲角：不大于20度单元长度：通常按照10mm划分，但最小单元长度不要小于5mm。单元长宽比：小于1：5雅各比：大于0.5最小四边形内角：大于40
10、度最大四边形内角：小于135度最小三角形内角：大于15度最大三角形内角：小于140度三角形占全部单元比例：整个模型最好小于10%，最多不多于15%，对单个零件的要求可以放松，最多可到30%（小零件）。,IRREGULARITY CHECKS,General mesh/element checksBoundary or“Crack”detectionElements DuplicationNormalsNodal connectivityJacobianElement specific distortion checksDeviation form basic shaped elements,i
11、.e.taperCurvature and singularity tests for quadratic elementsColor-coding based on node or element ID numbers,VERIFY ELEMENT BOUNDARY,Plots the boundary as free edges,or optionally free facesFree edge/face of an element is the edge/face of the element not common(tied to)with othersCracks or free ed
12、ges appear along geometric boundaries prior to equivalencing,VERIFY ELEMENT BOUNDARY FREE EDGES,Hex mesh example:,Hex mesh,Free edge display before equivalencing,Free edge display*after equivalencing,Tet mesh,Free edge display before equivalencing,Free edge display after equivalencing,Tet mesh examp
13、le:,Dashed(blank)area indicates more than one tet,Solid line indicates only one tet,DISTORTION CHECK OF HEX ELEMENTS,TYPICAL VERIFY FORM,Aspect,Warp,Skew,Taper,模型的合并,一个白车身由若干个零件组成，模型的合并是一个复杂的事情。一般情况下有两种办法：一种是先进行各大总成的合并，如侧围、地板等，各个总成合并完成后，再进行白车身的合并。此种办法比较简单，而且焊接顺序可以结合车间的焊接顺序进行，比较容易理解，建议初学者使用。另一种办法是将所有
14、的模型全部读入，然后依次将各个零件进行焊接。按照此种办法，需要对车身结构和焊接非常了解，连接过程中经常会遗漏部分焊点，需要反复几次计算才能全部完成。但这种方法有助对白车身的透彻了解。建议熟练后采用。,焊点的连接方式,在给出的焊点坐标附近，用两个RBE2单元连接，或采用一个零件（厚度较大的零件）的节点做主点，相连零件的两个节点做从点的方法。三层板件焊接，中间点作为主点。一般不推荐一个焊点只采用一个RBE2单元（只有两个节点连接）的方式。,施加载荷和边界条件,这是有限元模型的精华，所有令人丧气、郁闷的过程都集中于此，但是当计算结果比较成功的时候，带来的乐趣也是让人兴奋的。这一步需要的是经验和根据经
15、验做出某种简化或者取舍的勇气，尤其是在静力和频率响应计算中。而模态分析可以算是有限元分析中最简单的边界条件，计算过程只要注意一下单位的统一问题就可以了。,分析计算,现代CAE软件的功能大大的加强,使得这步操作基本上不再需要人工干预了。只要在计算大型课题时应对将会使用到的磁盘空间有一定的预计,合理的非配各个磁盘的空间.,结果的后处理,对计算结果进行分析，有可能需要调整计算方案，也是难点之一，既需要经验也需要知识。还有可能需要结合试验的结果进行分析。但相对于静力和模态等简单问题,有限元理论及软件求解已经是相当的成熟,通常情况计算的结果精度都非常高。,修改设计,确定计算结果以后，根据项目要求，需要跟设计人员再次协调，有些情况下需要提出改进的方案并进行验证。一般情况下，难点是局部模态的修改。,THANKS,
