adams中的动强度分析

重卡车身悬置梁的动强度分析

马东 许先锋

(北汽福田技术研究院CAE 室)

摘要：本文以车身悬置梁的动强度分析为例,介绍了应用MSC.ADAMS/VIEW 、FLEX 、DURABILITY ，MSC.Nastran 创建柔性体模型，并利用整车动力学模型的计算结果作为悬置梁的载荷输入进行仿真计算的一般过程。这是一种充分利用多刚体动力学和有限元优势将刚体和柔性体混合建模求解的好方法。

关键字：刚体 柔性体 动力学 有限元

前言

车身悬置梁由四个零件焊接而成，分别与驾驶室支架及车身相连。为了提高驾驶室的乘座舒适性，该悬置梁上还安装有减振器和螺旋弹簧。具体结构见图1。

为了考察悬置梁在载荷作用下的应力状态及分布规律，我们需要对其进行有限元分析，可以从静态和动态两方面考虑。但无论是哪一种情况，首先要关心的是约束如何简化、如何获得更真实、准确的载荷。通常的方法是根据静载荷做静力计算，然后将安全系数计入结果作为构件实际的应力或变形来判断是否满足强度或刚度要求。但这样做与实际工况相差比较大，因为构件在静态和动态作用下的响应有很大差别。较好的方法是通过实验测量构件在实际运行环境下所受的载荷或位移、速度、加速度时间历程，再用有限元的瞬态响应分析获得构件的应力时间历程。

MSC.ADAMS11中引入柔性体，将其与刚体混合建模求解，提高了分析计算的精度，MSC.ADAMS12提供了应力恢复模块，无需借助有限元分析软件，就可直接在其后处理中对柔性

图 1 悬置梁的安装及焊合件示意图

1

2

3

4

体的应力进行计算。MSC.ADAMS 的这些新功能为运动构件的应力分析构建了一个理想的平台，也提供了一种更为合理、便捷的动应力求解新方法。

下面以悬置梁的应力求解为例，简单介绍这种方法的一般过程。

1． 有限元模型的建立

该悬置梁是个焊合件，焊接关系比较复杂，为了更好表达这种关系，将其划分成六面体网格，由于各零件都是折弯件，利

用

MSC.Patran

中

sweep —element —normal 命令，即先在实体表面划成QUAD4单元，见图2，然后沿单元法向按厚度拉伸就完成六面体。见图3。

为了保证在将其调入MSC.ADAMS 后，能与其它构件正确连接，需要在连接部位创建外连点（attach point ）,通过RBE2或RBE3与相邻结构相连，见图3。

2． 生成MSC.ADAMS 所需的MNF 文件 MSC.ADAMS 提供了与MSC.Nastran 、ANSYS 、ABAQUS 、IDEAS 进行FEA 数据交换的接口，下面介绍利用MSC.Nastran 求解，MSC.ADAMS/FLEX 转换生成模态中性文件的方法和步骤。

(1). 产生结构有限元模型的文本数据文件（BDF 或DAT ），只包含节点和单元信息。

(2). 改造该文件，在相应位置插入相应语句，具体内容如下：

在file management section 卡中，加入: ASSIGN OUTPUT2='文件名.out'

STATUS=UNKNOWN UNIT=20 FORM=UNFORMATTED

SOL 103 //模态求解

INCLUDE 'mnfx.alt' //MSC.ADAMS 提供的DMAP 求解序列 在Case Control Data 卡中，加入:

METHOD = 1

VECTOR(PLOT,SORT1,REAL)=ALL

$

图 2 QUAD4单元模型

图 3 六面体模型

STRESS(PLOT) = all

STRAIN(FIBER,PLOT)=ALL

$

GPSTRESS = all //节点应力应变输出

GPSTRAIN =ALL

OUTPUT(POST)

SET 91=ALL

SURFACE 11 SET 91,FIBRE Z1,NORMAL Z

SET 92=ALL

VOLUME 12 SET 92,DIRECT

在BULK DATA卡中，加入

DTI, UNITS, 1, kg, N, mm, SECOND //单位制的定义

PARAM,NOCOMPS,-1

PARAM PRTMAXIM YES

PARAM,FIXEDB,-1

$

SESET,100,1,THRU,12914 //超单元集的定义

SPOINT,13000,THRU,13004 //外连点数目的定义

SEQSET1,100,0,13000,THRU,13004 //定义外连点模态值

$

EIGRL 1 5 0 MASS MAT1 1 2.1e5 .3 7.8-6

在定义材料属性时一定注意和上面单位制的定义一致，否则得不到正确的模态计算结果。

(3). 用MSC.Nastran求解，生成.OUT文件，利用msc2mnf.exe或MSC.ADAMS/FLEX工具箱将OUT 文件转换成MNF文件，在此工具箱还可浏览MNF文件内容如模态特征频率、构件质量、惯量、外连点等信息，可以检查MNF文件的正确性。

3．在MSC.ADAMS/VIEW中构建仿真模型

（1）。模型的创建

用Build—Flexible Bodies—Adams/flex命令将MNF文件调入生成MSC.ADAMS的柔性体模型

见图4。

（2）。施加约束及载荷

值得注意的是MSC.ADAMS不能直接在柔性体模型上施加载荷和约束（固定约束除外），必须先