MSC.ADAMS以其強大的車輛動力學模擬技術廣泛應用于懸架系、轉向系、動力傳動系和整車的運動學、動力學分析,MSC.Nastran以其成熟的有限元計算技術在汽車結構分析中占有重要的地位。結合ADAMS與MSC.Nastran各自的技術優勢,聯合應用ADAMS與MSC.Nastran進行車輛動力學分析和汽車結構分析是一種新的技術趨勢,能為車輛產品開發提供更高精度的計算結果、更深入的分析結論,在產品開發中的作用愈加明顯。
1 懸架系與轉向系的模擬
在進行車輛動力學的分析中,建立高精度的懸架系與轉向系尤為重要,特別是懸架系的剛度、阻尼和運動性能關系到整車的振動特性和操縱穩定性,是建模的重點。利用ADAMS可以實現懸架系與轉向系的建模,如下圖所示。
2 整車動力學分析
整車動力學分析的基礎是建立正確的懸架系、轉向系、動力傳動系、輪胎模型、路面模型及駕駛員操作指令。對動力傳動系而言,若僅考慮其動力輸出,可建立較為簡單的模型;若詳細考慮發動機(不同油門開度下的扭矩、轉速特性)、離合器、變速箱的工作過程,需要建立復雜的模型。
3 汽車結構分析
Nastran 在汽車結構分析中應用十分廣泛,特別是在車身車架的結構強度、剛度、模態、響應分析中占有重要的地位。模態分析是車身車架動態特性評價的基礎,不同的車型對車身車架的固有頻率和振型有不同的要求,在車輛開發過程中確定車身車架的模態參數是十分重要的;對于具有車身車架的整車有限元模型,一般是進行模態響應分析,從時間域和頻率域兩方面對車身車架的結構響應(應力、應變、應變能、加速度等)進行深入的分析。
4 剛柔混合體動力學建模
對于復雜的車輛動態工況,應用有限元軟件來計算結構的動力學問題是較為困難的,特別是若機構的運動關系存在非線性特性,還要考查結構在運動過程中的應力,則有限元軟件是不能直接處理這類問題的。通過對Nastran 和ADAMS 軟件的聯合應用,可以很好地解決這類問題。利用Nastran 生成ADAMS 需要的柔性體,在ADAMS 中建立整車剛柔混合動力學模型,模擬任何復雜的動態工況,并將動力學計算結果返回到Nastran 中,深入研究結構的動力學響應。
5 其它應用
ADAMS 與Nastran 不僅在車輛動力學和結構有限元方面應用廣泛,而且可以很好地進行振動分析,與疲勞分析軟件也有方便的接口,同時在專用車輛上應用也越來越多。
6.結論
ADAMS 與Nastran 在汽車制造業有著十分廣泛而深入的應用,CAE 已成為產品開發過程中的一個重要環節,是提高設計能力和質量改進能力的重要手段。在對ADAMS 和Nastran 深入應用的基礎上,結合二者的技術優勢,通過對二者的聯合應用,可以很好的進行各種復雜工況下的車輛動力學和汽車結構分析,為車輛開發提供更好的技術支持。
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