Abaqus在汽车行业的解决方案
交通运输——基于abaqus某轿车尾门耐久开裂改进分析
基于abaqus某轿尾门耐久开裂改进分析陆志成、李径亮、刘文华神龙汽车有限公司技术中心/车身部/车身分部摘要:本文基于尾门做耐久实验过程中出现的局部开裂问题，进行结构耐久性能的计算分析及改进设计。
按照尾门实验边界条件通过abaqus进行过冲击分析，得到破坏区域的应力，与实验结果对标，建立CAE分析结果与试验结果相关性。
根据失效尾门内板应力水平通过耐久损伤分析BASQUIN方程来确定相同材料的尾门内板疲劳弱区交变应力目标值。
优化开裂区域的结构，按照对标后的方法评估改进后的方案，给出满足疲劳目标性能要求的尾门结构。
改进后的尾门耐久试验结果表明，耐久性能达到了预期寿命，满足了开闭耐久的性能要求。
关键字: ABAQUS，尾门耐久 BASQUIN方程结构改进1. 引言尾门的设计直接影响到整车的造型效果、密封性、视野以及噪声控制等诸方面。
尾门结构设计与附件布置考虑的因素也较多，既要保证尾门与整车的协调一致，还要保证行尾门本身的技术要求。
尾门焊接总成包括尾门内外板（或称为内外蒙皮）、尾门加强件等，是一个整体涂漆、未装配状态的钣金焊接总成，是实现尾门整体造型效果、强度、刚度及附件安装的基础框架。
尾门作为汽车的组成部分，是车身尾部最富变化和最受人关注的对象。
一方面，尾门作为车身结构中的重要组成部分，其造型风格、强度、刚度、可靠性及工艺性等必需满足车身整体性能的要求；另一方面，尾门自身的视野性、安全性、密封等性能，既对整个车身结构性能影响较大，也是尾门能要求的重要部分。
在新车型的设计开发过程中需要进行大量的试验，以保证性能优良质量可靠的产品交付至用户手中。
某车型在尾门在50000次开关耐久试验过程中，发现锁扣加强板区域出现开裂，如图1所示。
由于时间紧迫，要求计算机辅助工程部门(CAE)借助有限元分析手段尽快找出解决方法。
图1 尾门内板开裂2. 尾门耐久CAE计算及与试验对标分析分析前首先对售后出现开裂的尾门内板进行失效分析，并对工况进行简化，简化为CAE可以进行模拟分析的工况。
基于Abaqus的汽车车门瞬态应力分析
基于Abaqus的汽车车门瞬态应力分析汽车是我们日常生活中不可缺少的交通工具，对于汽车的品质要求越来越高，其中车门作为保障车辆安全的关键组成部分，在保护车辆内部物品和乘客、驾驶员的安全方面具有非常重要的作用。
车门在使用过程中也难免受到各种冲击和载荷，需要进行瞬态应力分析才能保证其安全性。
Abaqus是一款非常强大的有限元分析软件，可以用于进行汽车车门瞬态应力分析。
下面，我们就从以下几个方面来介绍汽车车门瞬态应力分析：1.建立车门的有限元模型首先需要根据实际的车门几何形状，建立其有限元模型。
这一步需要对车门进行测量，然后使用CAD软件建立车门的几何模型，再导入Abaqus进行有限元网格剖分，得出车门的有限元模型。
2.进行载荷和边界条件的约束车门需要考虑多种载荷，例如行驶时的风载荷、路面的震动载荷、车辆撞击等。
在进行有限元分析时，需要将这些载荷施加到车门的模型上。
另外，还需要考虑边界条件，例如车门上的铰链、锁等，这些条件也需要在分析中进行考虑。
3.进行瞬态应力分析在完成有限元模型的建立、载荷和边界条件的约束之后，就可以进行瞬态应力分析了。
瞬态应力分析可以模拟车门在受到冲击时的变形和受力情况，有效地预测车门受力情况，确定车门需要的材料和结构强度。
4.分析结果的输出和后处理在进行瞬态应力分析后，需要对分析结果进行输出和后处理。
输出的结果包括车门的应力分布、变形情况等，这些数据可以帮助我们全面了解车门的受力情况。
在后处理中，可以进行图像分析、数据分析等，进一步深入分析汽车车门的受力情况。
总之，汽车车门瞬态应力分析是确保汽车安全性的重要环节。
Abaqus作为一款非常强大的有限元分析软件，可以在汽车设计和制造中发挥重要的作用。
通过进行瞬态应力分析，可以得到汽车车门的受力情况，从而确定车门的材料和结构强度，保障车辆的安全。
在汽车制造行业，车门是车辆最重要的保障部件之一。
除了传统的耐久性、功能性和美观性之外，车门在现今的车辆设计中还要考虑到轻量化和成本控制。
ABAQUS在汽车工业的应用
ABAQUS在汽车工业的应用整车分析：有限元模型包含各种零件，采用三维梁单元、壳单元、实体单元构成：重力荷载下的底盘的应力分刹车制动时底盘的应力分布：布：在不平整的路面上行驶——子结构：发动机方面的分析：Abaqus因其强大、精确和灵活的接触功能享有盛名，并可以对各种耦合场进行精确的模拟。
曲柄连杆机构—发动机连杆强度分析：下图是奇瑞公司的发动机连杆有限元模型，对大量非线性和多工况的内容进行了分析。
曲柄连杆机构—曲轴孔扭曲的分析：下图是GM汽车公司的曲轴孔扭曲的有限元模型及计算结果。
曲柄连杆机构—曲柄连杆机构的模拟：Abaqus独特的CONNECTOR单元可以模拟复杂的机构运动，部件可以是刚体也可以是变形体。
下图是上海内燃机研究所的曲柄连杆机构有限元模型及计算结果。
进排气系统—复合材料进气歧管强度分析：利用Abaqus与MOLDFLOW接口，得到复合材料进气歧管准确的材料本构关系，然后进行强度分析。
进排气系统—排气歧管的热应力分析：采用流固耦合分析方法，计算排气歧管的温度场和热应力。
下图是奇瑞公司的实机运行过程中发生裂纹的排气歧管模型，计算后提出了新的合理方案。
进排气系统—消音器声固耦合分析：进排气系统是汽车噪声的重要来源，采用Abaqus完全或顺序声固耦合分析，可以得到其中的声压分布，为发动机的降噪设计提供依据。
机体系统—机体模态分析：Abaqus中的Lanczos求解器可以快速准确的进行特征值提取，同时AMS求解器可以解决大规模模型的问题。
机体系统—缸体及轴承盖装配体应力分析：Abaqus采用其独有的子模型功能，方便的对总体模型进行局部细化，得到局部的详细的应力分布，为改进设计提供依据。
机体系统—缸体温度场分析：下图是利用Abaqus对发动机内的热固耦合进行分析的结果。
世界著名的发动机公司如AVL均采用Abaqus做为其产品的分析工具。
机体系统—缸盖温度场分析：采用流固耦合方法计算缸盖的温度场分布。
ABAQUS车架强度分析
ABAQUS车架强度分析引言车架是汽车的重要组成部分，对汽车的结构强度和安全性起着至关重要的作用。
在汽车设计和制造过程中，进行车架的强度分析是必不可少的一环。
本文将介绍使用ABAQUS进行车架强度分析的方法和步骤。
ABAQUS概述ABAQUS是一种基于有限元分析方法的工程仿真软件，广泛应用于机械、航空航天和汽车工程等领域。
它可以模拟复杂结构的应力、变形和破坏行为，并能够提供准确的数值解。
车架建模首先，需要对车架进行几何建模。
可以使用ABAQUS提供的建模工具进行建模，也可以导入其他CAD软件中绘制的车架模型。
在建模过程中，需要注意车架的细节和几何特征，例如管道、连接点和支撑等。
建模完成后，将车架模型导入ABAQUS进行后续分析。
材料属性定义在进行强度分析前，需要定义车架材料的力学性质。
这包括材料的弹性模量、泊松比、屈服强度等参数。
这些参数可以从材料数据手册中获得，也可以通过实验测试获取。
在ABAQUS中，可以通过创建材料属性来定义车架材料特性。
载荷和边界条件在进行强度分析前，还需要定义施加在车架上的载荷和边界条件。
载荷包括静载荷和动态载荷，静载荷可以是重力、加速度等，动态载荷可以是冲击、振动等。
边界条件包括固定支撑和约束条件，用于限制车架的运动自由度。
在ABAQUS中，可以通过创建节点荷载和边界条件来定义这些载荷和条件。
网格划分在进行强度分析前，需要对车架进行网格划分，将其离散为有限个小单元。
划分精度对分析结果的准确性有重要影响，需要根据实际需要进行合理的网格划分。
在ABAQUS中，可以通过设置网格划分参数来进行网格生成。
强度分析完成以上准备工作后，可以进行车架的强度分析了。
在ABAQUS中，可以选择适合的分析模型和求解器进行分析。
常用的强度分析方法包括静力学分析、动力学分析和疲劳分析等。
对于车架强度分析，一般采用静力学分析。
在分析过程中，ABAQUS会根据载荷和边界条件，计算车架的应力和变形情况。
ABAQUS铁路车辆行业解决方案
ABAQUS铁路车辆行业解决方案ABAQUS 在铁路机车行业 CAE 分析中的应用铁路是我国的主要运输方式，在国民经济中起着非常重要的作用。
体力的客货运输量占我国总运量的 50%,是国民经济的发展先导。
近年来，国民经济迅猛发展，由于以前忽视了对铁路的投入，铁路运输已经成为制约国民经济发展的瓶颈。
现在，政府正在加大基础设施的建设，以改变铁路发展的落后状态。
铁路车辆分析中的应用铁路车辆是铁路运输中直接载运旅客和货物的工具，是铁路中的一个主要环节。
作为轮轨车辆的一种，铁路车辆具有:自行导向，低运行阻力，成列运行等特点。
由于机车沿轨道运行，没有独立操纵运行方向的机构，车与车之间需设置连接缓冲装置进行动力传递，因此连接缓冲装置的设计非常重要。
同时，随着经济发展，运输对车辆的要求越来越高，车辆上的各种装备货物越来越多，因此，车辆的设计和制造应采用新的材料、工艺和结构来降低自身重量，负载更多的货物，而这种新的设计有必须经过相关的强度刚度校核。
铁路机车从出现至现在，由于不同目的、用途和运用条件，车辆的结构和类型形形色色，但总的来说，可以概括为一下五个基本部分：车体：是容纳运输对象的地方，是安装和连接其他四个组成部分的基础。
走行部：其介于车体和轨道之间，引导车辆沿着钢轨行驶和承受来自车体以及线路的各种载荷并缓和动作用力，是保证车辆运行品质的关键部件，也称为转向架。
制动装置：是保证列车准确停车及安全运行所必不可少的装置。
由于整个列车的惯性很大，不仅要在机车上设置制动装置，还必须在每辆车上设置制动装置。
连接缓冲装置：车辆要成列运行，一定要借助连接装置，同时还应在每列车之间设置缓冲装置以缓和列车的冲动。
车辆内部设备：是可以为运输对象服务而设置于车体内的固定附属装置。
如客车上的卧铺，行李架等等。
行走部分析中的应用行走部是机车运行中的主要部件，在行走部的设计中必须考虑一下内容：1 强度和刚度：行走部必须保证足够的刚度和强度，特别是转向架构架对刚度的要求比较高，因为它是转向架的基础，若刚度部足，回影响各部分之间的相对位置。
浅谈ABAQUS单元选择在汽车插接器行业的应用
浅谈ABAQUS单元选择在汽车插接器行业的应用作者：祁顶春左海清来源：SIMULIA摘要：有限单元分析（FEA），也称为有限单元法（FEM），是求解场问题数值解的一种方法。
工程中的分析可以概括为对场的分析，所以说场问题的求解在工程中应用相当广泛。
ABAQUS 作为全球最流行的分析软件之一，其MESH 模块中的单元选择是相当重要的，本文将对ABAQUS 分析软件在汽车插接器行业模拟分析时单元的选择进行详细的阐述。
(一) ABAQUS 为什么要进行单元划分ABAQUS 分析软件不同于一般的绘图软件，但它本身也有绘图的功能，它的内部求算精度和速度在一定程度上取决与你的电脑配置。
不同的求算方法所得到的精度也是不同的。
相同的求算方法不同的单元选择所得到的结果也不同。
所以说它的最终分析结果是一个近似值。
它的内部求算原理我形象地用我国古代数学家刘徽(公元三世纪)的割圆术来作比喻。
我们可通过作圆的内接正多边形，近似求出圆的面积。
设有一圆，首先作圆内接正六边形，把它的面积记为A1；再作圆的内接正十二边形，其面积记为A2；再作圆的内接正二十四边形，其面积记为A3；依次作下去(一般把内接正6×2n-1 边形的面积记为An)可得一系列内接正多边形的面积：A1，A2，A3，…，An，…，它们就构成一列有序数列。
我们可以发现，当内接正多边形的边数无限增加时，An 也无限接近某一确定的数值(圆的面积)，这个确定的数值在数学上被称为数列A1，A2，A3，…，An，… 当n→∞(读作n 趋近于无穷大)的极限。
相应的在ABAQUS 中进行MESH 划分时，单元划分的越细，曲面部分单元过渡的越好，就越接近于实体模型，所得到的结果就越精确。
(二) ABAQUS 在进行单元划分时单元选择的重要性针对不同的汽车插接器的力学或电热分析时，不但要选择不同的单元类型，同时还要注意单元属性的选择。
每一个环节错选就可能导致分析不能进行，或者分析不精确，进而增加没有必要的资源浪费，或者由于时间的紧迫性而错失项目良机。
Abaqus 在汽车发动机罩铰链强度分析中的应用,长城汽车股份有限公司技术中心
论文所属行业:汽车Abaqus在汽车发动机罩铰链强度分析中的应用梁艮文，盛守增，王俊长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北省保定市071000摘要：文章采用Abaqus软件非常强大的非线性有限元知识对汽车发动机罩铰链进行强度分析，分析结果为发动机罩铰链结构设计提供参考。
关键词：发动机罩；铰链；强度Abaqus Application To Strength AnalysisFor Automotive Bonnet HingeLIANG Genwen, SHENG Shouzeng, WANG JunR&D Center of Great Wall Motor Company, The Automobile Engineering Technology & Research Center ofHebei Province, Bao Ding, 071000, hebei, chinaAbstract: The article is strength analysis for automotive bonnet hinge introducing Abaqus software powerful nonlinearity finity knowledge, the analysis results provide a reference for the bonnet hinge design. Key words: bonnet; hinge; strength0 引言随着人民生活水平的不断提高，汽车作为一种方便、舒适的交通工具得到越来越多的消费者青睐。
由于交通事故的频繁发生，消费者在购车过程中更加重视汽车的安全性及可靠性。
发动机罩的主要作用是方便机舱内各零部件的维修保养，保护机舱内各零部件，隔离噪声，保护行人。
发动机罩铰链用来固定和旋转发动机罩，它的强度对发动机罩发挥其作用有着非常重要的意义。
基于ABAQUS的汽车前摆臂轻量化设计
图 3 为前摆臂初始设计结构在垂直力工况下的 应力云图 , 图 4 为前摆臂在垂直力 + 侧向力工况下 的应力云图, 图 5 为前摆臂在垂直力 + 制动力工况 下的应力云图。由应力云图可知 : 在应力云图上的 标示部分应力远小于材料的强度限。为充分利用材 料性能, 有必要对前摆臂进行结构优化 , 进一步减少 前摆臂的重量或体积, 从而节约金属材料和降低成本。
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结语
运用 ABAQUS 有限元分析软 件, 采用有 限元 分析方法可以比较精确地反映出分析模型各点的应 力分布和变化情况 , 从而为前摆臂的结构设计和优 化提供充分的理论 数据。由计 算结果得出如 下结 论: 根据有限元分析结果改进了结构设计, 改进后的 设计在应力分布、 应力大小等方面都得到了改善, 且 改进后的结构与原结构相比, 减少了材料的使用, 零件 的部分区域的应力远远小于材料的极限应力, 可以对 此进行进一步优化设计, 减少零件材料以降低成本。
桑 楠1 , 白 玉1 , 杜云峰2
( 1. 常州工学院, 常州 213002; 2. 解放军装甲兵技术学院 机械工程系, 长春 130117)
摘
要: 运用 Pro/ E 和 ABAQUS 软件建立了某型
汽车前摆臂有限元分析 ( FEA ) 模型 , 计算了多种工 况下前摆臂结构的应力分布。 在此基础上, 提出前 摆臂结构轻量化设计方案, 并进行了改进设计后前 摆臂结构的强 度分析 , 确 定了 合理的 轻量 化设 计 方案 。 关键词: 轻量化设计 ; 汽车 ; 前摆臂 ; ABAQU S 中图分类号: T H 13 文献标识码: A 文 章 编 号: 1009 8984( 2010) 02 0079 04
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引言
汽车在现代社会生活中扮演着重要的角色。舒
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Abaqus在汽车行业的解决方案
DS SIMULIA北京 工程师 潘影影 2014-11
ABAQUS软件的分析功能
1、加入真实爆破力 2、加入离心力 3、加入旋转离心力 4、加入往复惯性力
5、考虑曲轴转两周，模拟旋转720度情况下六缸机的发 火次序为1-5-3-6-2-4
感谢上海内燃机研究所
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车门抗凹性分析模型
CUM2007 北汽福田
Abaqus Case 14
车门抗凹性分析变形云图
车身－ ABAQUS在车门分析中的应用
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用于装配的连接
BEAM WELD HINGE UJOINT CVJOINT TRANSLATOR CYLINDRICAL PLANAR LINK JOIN SLOT
• 利用Abaqus软件统一有限元功能完成多种分析工况： • 重力荷载下悬挂臂的应力和变形 • 刹车工况分析—惯性释放 • 行驶在不平整路面—子结构 • 整车振动频率和模态分析 • 碰撞分析—General contact
雪佛来C1500皮卡
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整车分析-雪佛莱C1500皮卡分析实例
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几个典型振动模态
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整车分析-雪佛莱C1500皮卡QUS/Explicit中 使用*General Contact 方便的定义复杂接触问题
工况三：卡车在不平整的路面上行驶（两种路面情况）： • 路况1结果 • 卡车以速度 7 m/sec (25.2 km/h) 跳过一个颠簸. 车轮与路面有脱离接触的过程 • 路况2结果
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整车分析-雪佛莱C1500皮卡整车分析实例
• 工况四：整车振动频率和模态分析
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工况二：刹车制动荷载下强度 • 重力载荷的结果作为初始状态，利用惯性平衡施加制动荷载。
Mises应力图说明最大应力发生在悬挂组件和底盘的结合部位上。 等效塑性应变的图显示在刹车过程中材料都没有进入塑性阶段
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整车分析-雪佛莱C1500皮卡整车分析实例
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计算结果 使用Lanczos特征值提取器求前25阶振型和频率 1～7阶：
模态阶次
1 2 3 4 5 6 7 ……
特征值
69.773 496.09 806.18 1518.5 2289.6 2343.8 2417.1
频率(rad/s)
8.3530 22.273 28.393 38.968 47.850 48.413 49.165
工况一：重力荷载下强度
载荷：重力加速度9.8m/s^2
得到一个正确的初始应力分布，作为后面刹车时应力分析的基础状态。
重力荷载下悬挂臂的应力
重力荷载下底盘的应力分布
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整车分析-雪佛莱C1500皮卡分析实例
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内燃机热固/流固耦合分析—缸盖的热应力分析
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NVH振动分析--卡车排气系统计算分析
以及ABAQUS其他广泛的功能
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•ABAQUS在汽车行业的解决方案
—对底盘产品的解决方案 —对整车的解决方案
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内燃机--活塞连杆组机构分析
感谢上海内燃机研究所
内燃机热固/流固耦合分析—缸盖的热应力分析
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ABAQUS-FLUENT conjugate heat transfer analysis, followed by an ABAQUS-only thermal-stress analysis Structural and CFD models were provided courtesy of Deutz, AG Simulation objectives • Obtain steady-state temperature distributions • Obtain higher fidelity thermal-stress solutions
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汽车驾驶舱—Abaqus统一有限元
头部碰撞的模型 头部中心的加速度曲线
车身－防护罩
真实的工业问题中包含严厉的非线性
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频率 (Hz)
1.3294 3.5449 4.5189 6.2019 7.6156 7.7051 7.8248
广义质量
0.51209 0.48112 0.15459 0.42491 3.42666E-03 0.31658 5.13518E-03 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
—对车身产品的解决方案
—对动力总成的解决方案
……
目 录
整车分析--雪佛莱C1500皮卡分析实例
• 有限元模型：三维beam、shell和solid单元模拟驾驶仓，底盘和门窗等结构。
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例子：防护罩 (ABAQUS/Standard) 模型问题 不可压材料行为 静摩擦 vs. 动摩擦 任意的接触 局部的不稳定性
ABAQUS解决方案
杂交单元 *HYPERELASTIC *FRICTION允许这样做
变形体与刚体间接触及自接触功能
静态问题的STABILIZE选项
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感谢: GKN Technology Ltd.
平动连接
ALIGN
转动连接
REVOLUTE UNIVERSAL CARDAN(万向节) EULER 速度约束 ROTATION FLEXION-TORSION
SLIDE-PLANE CARTESIAN RADIAL-THRUST
AXIAL
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内燃机--活塞连杆组机构分析
考虑模型的真实情况：
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以往需要多个软件、模型和分析过程才能完成 现在所有的模拟可以在统一的有限元模型中完成
Courtesy Hyundai Mobis
感谢现代汽车
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整车分析-ABAQUS/Explicit 在BMW碰撞分析
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• 整车碰撞
• 正撞
• 模型包括：
白车身所有的组件、底盘、动力系统 前保险杠
ABAQUS针对汽车行业提供的许多关键分析功能
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强大而灵活的接触分析功能(contact analysis) 强大的材料和几何非线性分析功能（弹塑、损伤、大变形等） 线性和非线性NVH振动噪声分析 刚柔结合的机构运动分析 热固、流固耦合分析功能 垫圈单元(Gasket elements)及螺栓预紧力(Bolt loading) 大规模模型的求解器