一种仪表板横梁振动试验有限元模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种仪表板横梁振动试验有限元模拟方法，属于仪表板横梁振动试验模拟方法。包括建模，划分仪表板横梁和仪表板网格，加载设置，在仪表板横梁与车身连接处，施加固定约束，提交计算，使用该通用有限元软件，直接点击计算按钮，计算；计算结束后查看结果，该软件会自动计算出应力最大的区域以及最大应力值，把应力值与材料的屈服强度做比较，小于屈服强度则产品合格。优点是：采用大量的简化，大大节省了计算机的计算时间，同事也节省了建模的时间，节省时间大约在50％以上；本方法经过了多款汽车零部件的实际检验，结果准确，能有效的指导产品的实际生产。

A finite element simulation method for vibration test of instrument panel crossbeam

【技术实现步骤摘要】
一种仪表板横梁振动试验有限元模拟方法
本专利技术涉及仪表板横梁振动试验模拟方法。
技术介绍
仪表板总成是汽车零部件重要的组成部分，而作为其支撑骨架的仪表板横梁，有着很高的性能要求：要求较高的刚度，保证挂载在其上的仪表板零件不会发生太大的位置变化；要求良好的振动性能，因为方向盘的抖动很容易被驾驶员感知到，所以要求仪表板横梁在受到一定频率范围内的激励时，不会塑性变形和明显抖动。现有的IP总成振动试验的建模方法主要有三种：1、将仪表板总成所有零件(仪表板横梁、仪表板、风道、线束、抬头显示、气囊等)以集中质量点的形式，用RB2刚性单元连接到仪表板横梁上，这种方法导致各安装点之间不能有相对位移，刚性过大，设计风险加大，与现实不符。2、将仪表板总成所有零件以集中质量点的形式用RB3柔性单元连接到仪表板横梁上，这种方法在各安装点之间完全没有刚度，只是单纯将质量按照距离分配到各安装点上，导致支架晃动幅度大，设计过于保守。3、将仪表板总成所有的零件都划分出实际网格，连接到仪表板横梁上，这种方法准确，但是建模周期长，尤其在开发的初始阶段，很多零件同步开发，没有锁定设计，要求所有零件都建立准确的模型是不现实的。可见，如果在设计前期，想用有限元的方法验证仪表板横梁的振动性能，建立适当的挂载零件模型及其连接方法是关键。
技术实现思路
本专利技术提供一种仪表板横梁振动试验有限元模拟方法，目的是建立合理的仪表板有限元分析方法。本专利技术采取的技术方案是，包括下列步骤：(一)、建模(1)划分仪表板横梁和仪表板网格：使用普通商业有限元分析软件CATIA，首先导入仪表板横梁及仪表板的几何模型，几何处理后，使用2mm尺寸，划分出均匀的网格；(2)刚度大于10000N/mm的零件：先把它们简化成集中质点，根据模型测出的质心位置和质量大小，用RB2连接到对应的仪表板横梁安装点上，包括：转向柱控制器、气囊、配电盒、娱乐主机、抬头显示、车身控制单元模块，RB2是有限元分析通用的刚性连接单元，所连接的部件之间没有相对移动，所以可以用来模拟刚度大的零件；(3)刚度小于100N/mm的零件：先把它们简化成集中质点，据模型测出的质心位置和质量大小，用RB3连接到对应的仪表板横梁安装点上，包括线束；RB3是有限元分析一种通用的无刚度分配单元，只用来按质心到连接点的长度比例来分配质量，所以可以用来模拟刚度小的零件；(4)仪表板：仪表板的刚度介于以上两者之间，所以只能画出实际的网格，而不能用质点替代，仪表板用一个简易的仪表板蒙皮网格代替，其上的风道、DVD、仪表，用质心和RB2单元连接到仪表板上；(二)、加载设置在仪表板横梁与车身连接处，施加固定约束，并且在相同的位置，施加Z向加速度，大小为3g，模拟仪表板总成固定在车身上，汽车遇到颠簸时，仪表板总成竖直方向振动的工况；(三)、提交计算使用该通用有限元软件，直接点击计算按钮，计算；计算结束后查看结果，该软件会自动计算出应力最大的区域以及最大应力值，把应力值与材料的屈服强度做比较，小于屈服强度则产品合格。本专利技术的优点是：采用大量的简化，大大节省了计算机的计算时间，同事也节省了建模的时间，节省时间大约在50％以上；本方法经过了多款汽车零部件的实际检验，结果准确，能有效的指导产品的实际生产。附图说明图1是本专利技术实施例中建模示意图；图2是本专利技术实施例中加载设置示意图图3是本专利技术实施例中实际试验示意图；图4是本专利技术实施例中结果分析图。具体实施方式本专利技术采取的技术方案是，包括下列步骤：1、建模(1)划分仪表板横梁和仪表板网格：使用普通商业有限元分析软件CATIA，首先导入仪表板横梁及仪表板的几何模型，几何处理后，使用2mm尺寸，划分出均匀的网格；(2)刚度大于10000N/mm的零件：先把它们简化成集中质点，根据模型测出的质心位置和质量大小，用RB2连接到对应的仪表板横梁安装点上，包括：转向柱控制器、气囊、配电盒、娱乐主机、抬头显示、车身控制单元模块，RB2是有限元分析通用的刚性连接单元，所连接的部件之间没有相对移动，所以可以用来模拟刚度大的零件；(3)刚度小于100N/mm的零件：先把它们简化成集中质点，据模型测出的质心位置和质量大小，用RB3连接到对应的仪表板横梁安装点上，包括线束；RB3是有限元分析一种通用的无刚度分配单元，只用来按质心到连接点的长度比例来分配质量，所以可以用来模拟刚度小的零件；(4)仪表板：仪表板的刚度介于以上两者之间，所以只能画出实际的网格，而不能用质点替代，仪表板用一个简易的仪表板蒙皮网格代替，其上的风道、DVD、仪表，用质心和RB2单元连接到仪表板上；2、加载设置在仪表板横梁与车身连接处，施加固定约束，并且在相同的位置，施加Z向加速度，大小为3g，模拟仪表板总成固定在车身上，汽车遇到颠簸时，仪表板总成竖直方向振动的工况；如图2，深色三角形是固定约束和3g加速度的施加点；3、提交计算使用该通用有限元软件，直接点击计算按钮，计算；计算结束后查看结果，该软件会自动计算出应力最大的区域以及最大应力值，把应力值与材料的屈服强度做比较，小于屈服强度则产品合格。下边结合附图对建模进行详细说明：(1)如图1中标记1所示，划分出仪表板横梁的网格，并赋予材料，厚度；(2)如图1中标记2所示，对于刚度较大的零件，用质点代替，包括转向柱、方向盘、气囊，配电盒，娱乐主机，HUB，车身控制单元模块，风道等零件，建立集中质量点，并将其用RB2刚性连接到对应的仪表板横梁的安装点上，因为其与仪表板比较刚度较大，且它的结构对分析结果影响不大，所以尽量简化模型；(3)、如图1中标记3所示，对于刚度较小的零件，用质心和质量大小代替，包括线束，建立集中质量点，并将其用RB3柔性连接到对应的仪表板横梁的安装点上；因为其与仪表板比较刚度较小，且它的结构对分析结果影响不大，所以尽量简化模型；(4)、如图1中标记4所示，导入仪表板蒙皮的几何模型，几何处理后，使用2mm尺寸，划分出均匀的网格，并赋予材料和厚度，因为它的刚度与仪表板横梁比较接近，重量较大(通常大于10Kg)，其结构对分析结果影响较大，所以要建立较为准确的模型，提取材料的蒙皮外表面，因蒙皮为三层搪塑材质，其厚度取三层之和，材料性能取三层材料的平均值，将仪表，中控大屏以集中质点(据模型测出的质心位置和质量大小)用RB2连接它与蒙皮表面连接点上。下边通过实验来检验分析方法的准确性。图3为一个实际实验结束后的仪表板横梁，可见试验结束后零件没有损坏。图4为有限元分析结果云图，分析结果显示，仪表板横梁最高应力为59MPa，小于材料屈服强度90MPa，产品合格。由此可见分析结果与实验结果相符。分析结果准确。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仪表板横梁振动试验有限元模拟方法，其特征在于，包括下列步骤：/n(一)、建模/n(1)划分仪表板横梁和仪表板网格：使用普通商业有限元分析软件，首先导入仪表板横梁及仪表板的几何模型，几何处理后，使用2mm尺寸，划分出均匀的网格；/n(2)刚度大于10000N/mm的零件：先把它们简化成集中质点，根据模型测出的质心位置和质量大小，用RB2连接到对应的仪表板横梁安装点上，包括：转向柱控制器、气囊、配电盒、娱乐主机、抬头显示、车身控制单元模块；/n(3)刚度小于100N/mm的零件：先把它们简化成集中质点，据模型测出的质心位置和质量大小，用RB3连接到对应的仪表板横梁安装点上，包括线束；/n(4)仪表板：仪表板的刚度介于以上两者之间，所以只能画出实际的网格，而不能用质点替代，仪表板用一个简易的仪表板蒙皮网格代替，其上的风道、DVD、仪表，用质心和RB2单元连接到仪表板上；/n(二)、加载设置/n在仪表板横梁与车身连接处，施加固定约束，并且在相同的位置，施加Z向加速度，模拟仪表板总成固定在车身上，汽车遇到颠簸时，仪表板总成竖直方向振动的工况；/n(三)、提交计算/n使用该通用有限元软件，直接点击计算按钮，计算；计算结束后查看结果，该软件会自动计算出应力最大的区域以及最大应力值，把应力值与材料的屈服强度做比较，小于屈服强度则产品合格。/n...

【技术特征摘要】
1.一种仪表板横梁振动试验有限元模拟方法，其特征在于，包括下列步骤：
(一)、建模
(1)划分仪表板横梁和仪表板网格：使用普通商业有限元分析软件，首先导入仪表板横梁及仪表板的几何模型，几何处理后，使用2mm尺寸，划分出均匀的网格；
(2)刚度大于10000N/mm的零件：先把它们简化成集中质点，根据模型测出的质心位置和质量大小，用RB2连接到对应的仪表板横梁安装点上，包括：转向柱控制器、气囊、配电盒、娱乐主机、抬头显示、车身控制单元模块；
(3)刚度小于100N/mm的零件：先把它们简化成集中质点，据模型测出的质心位置和质量大小，用RB3连接到对应的仪表板横梁安装点上，包括线束；
(4)仪表板：仪表板的刚度介于以上两者之间，所以只能画出实际的网格，而不能用质点替代，仪表板用一个简易的仪表板蒙皮网格代替，其上的风道、DVD、仪表，用质心和RB2单元连接到仪表板上；
(二)、加载设置
在仪表板横梁与车身连接处，施加固定约束，并且在相同的位置，施加Z向加速度，模拟仪表板总成固定在车身上，汽车遇到颠簸时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文强，宋建龙，王春辉，王健飞，孟祥旭，
申请(专利权)人：长春英利汽车工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22