白车身FEMFAT疲劳分析流程

EngineeringCenterSteyrGmbH&CoKG(ECS)斯太尔工程技术中心FEMFAT在工程项目中的应用白车身有限元及疲劳分析作者:张文轩2日期:2006年9月4日白车身有限元及疲劳分析目标:2.运用FEMFAT进行BIW疲劳分析的项目举例1.BIW疲劳分析流程作者:张文轩3日期:2006年9月4日白车身有限元及疲劳分析内容:2.运用FEMFAT进行BIW疲劳分析的项目举例1.BIW疲劳分析流程作者:张文轩4日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程路谱采集路谱数据处理虚拟迭代接口点载荷谱FE模型MBS模型模态分析接口点单位载荷FEMFAT疲劳计算台架试验作者:张文轩5日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程路谱采集•路谱的采集是分析的第一步，它的目的是采集路况信息。通常情况下路谱都是在特定的多个路况条件下采集的。•因测量的目的不同所要采用的传感器类型也不同，常用的有位移传感器、应变片、加速度传感器和六分力仪等。ECS通过多年的实践开发出了采用加速度传感器的方法，可测量XYZ三个方向的加速度，结合虚拟迭代的方法可以达到采集方便，数据准确和价格便宜等优点。作者:张文轩6日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程路谱数据处理•在采集到路谱数据后需要对路谱数据进行处理。•应用ECS开发的FEMFATLAB可完成对数据在时间域和频率域进行数据的分割、重组、过滤、裁减、分类和格式转化等任务。它下设：LABStandard、VirtualIteration、Time、Frequency、Class、Fatigue和Tools子模块，是功能强大的数据处理软件包。作者:张文轩7日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程MBS模型•应用MBS“MultiBodySimulation“和虚拟迭代的方法可以将测量的路谱信息准确的反馈到BIW上，得到准确的BIW上接口点的载荷谱。•ECS运用ADAMS建立MBS模型，并运用多年的经验调整各关键部件的参数，使计算更加精确。作者:张文轩8日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程虚拟迭代（VI）-VirtuelleIteration•ECS开发出的FEMFATLABVI„VirtuelleIteration“是经过多年的摸索，借鉴台架试验中的”物理迭代“编写的软件方法。经过近10年的实践目前处于业界的最前沿水平，目前已有多家汽车公司对这套软件进行了采购。•VI的作用是通过内部所测量的值（加速度、位移、力等）来确定外部的激励源（轮心的位移等）。•VI的应用步骤和试验台架的物理迭代步骤是一致的。•此方法可应用于所有模拟软件(ADAMS,SIMPACK,RECURDYN,...)•此方法自动兼容ADAMS和SIMPACK作者:张文轩9日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程接口点载荷谱•应用MBS“MultiBodySimulation“和虚拟迭代的方法可以将测量的路谱信息准确的反馈到BIW上，得到准确的BIW上接口点的载荷谱。每个接口点有6个自由度，即每个接口点得到的3个方向力和3个方向扭矩载荷谱，如果白车身有24个接口点就是144个载荷谱通道。•ECS应用载荷谱通道作为FEMFATMAX的载荷输入数据，以计算BIW多轴向受力情况下的疲劳损伤值和寿命。作者:张文轩10日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程FE模型•在收集了所需的数据后就可以在3D模型的基础上建立FE有限元模型了。ECS应用ANSA和IDEAS建立FE模型，定义边界条件和施加载荷。•ECS运用Nastran的InertiaRelief进行S101计算各接口点的6个自由度的单位载荷。单位应力是指比如：力Fx=1N，扭矩Mx=1Nmm等。如果有24个接口点，就计算24x6个自由度=144个工况，与之对应的是来自MBS的144个通道载荷谱。•ECS运用Nastran的S103计算模态响应，并为MBS模型做准备。•ECS有一套完整的针对焊点和焊缝的模型建立体系，以便于后续的疲劳分析计算使用。作者:张文轩11日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程模态分析•模态响应计算是为了研究BIW在特定的频率下全局和某些关键部件是否产生共振现象。•ECS运用Nastran的S103计算模态相应。作者:张文轩12日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程接口点单位载荷•ECS运用Nastran的InertiaRelief进行S101计算各接口点的6个自由度的单位载荷，以得到BIW的单位应力。单位载荷是指比如Fx=1N,Mx=1Nmm等。如果有24个受力点，则需计算24x6个自由度=144次单位载荷计算，与之相对应的是来自MBS的144个载荷谱通道。作者:张文轩13日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程FEMFAT疲劳计算•ECS应用FEMFATMAX来计算BIW的多轴向疲劳损伤值，损伤值的倒数就是寿命值。我们可以增加行驶路程，比如道路谱采集只有5公里，而我们的实际耐久要求是20万公里，那么在软件中乘以一个20万/5=4万的系数就可以了。所得到的结果可以证明此BIW是否能经受的住20万公里的坏路行驶。•在疲劳损伤值计算前，需要输入FE模型的节点和单元、材料信息S-N曲线、各通道的载荷谱和相应的单位应力值、影响参数等信息。•FEMFATVisulizer的是一个后处理模块，可以直接察看计算结果。作者:张文轩14日期:2006年9月4日BIW疲劳分析流程台架试验•如果条件允许的话可以运用采集的路谱进行台架试验。并与计算结果进行对比。ECS积累了长达30年的汽车研发经验，实践告诉我们采用此疲劳分析流程，并结合FEMFAT软件进行疲劳计算，其可靠性完全与试验相吻合。作者:张文轩15日期:2006年9月4日白车身有限元及疲劳分析内容:2.运用FEMFAT进行BIW疲劳分析的项目举例1.BIW疲劳分析流程作者:张文轩16日期:2006年9月4日项目介绍ImprovementProposalsImprovementProposalsMeasurement-dataSimulationattheTestBenchFiniteElemente(FEM)MultiBodySystem(MBS)EvaluationattheProvingGround日本某客户SUV•此项目采用路谱方法对白车身和底盘大梁架的基础材料、焊缝和焊点进行疲劳损伤值计算。作者:张文轩17日期:2006年9月4日项目介绍奥迪某型轿车•此项目采用路谱方法对白车身的基础材料、焊缝和焊点进行疲劳损伤值计算。作者:张文轩18日期:2006年9月4日项目介绍Nissan某型轿车•此项目采用路谱方法对白车身的基础材料、焊缝和焊点进行疲劳损伤值计算。作者:张文轩19日期:2006年9月4日项目介绍Mitsubishi某型轿车•此项目采用路谱方法对白车身的基础材料、焊缝和焊点进行疲劳损伤值计算。作者:张文轩20日期:2006年9月4日项目介绍Daihatsu某型轿车•此项目采用路谱方法对白车身的基础材料、焊缝和焊点进行疲劳损伤值计算。作者:张文轩21日期:2006年9月4日项目介绍Daihatsu某型轿车•此项目采用路谱方法对白车身的基础材料、焊缝和焊点进行疲劳损伤值计算。作者:张文轩22日期:2006年9月4日项目介绍BMW某型轿车•此项目采用路谱方法对白车身的基础材料、焊缝和焊点进行疲劳损伤值计算。因为项目成功完成并且此车型的销量非常的好，为了纪念这次合作，BMW公司将第一辆生产的车型一分为二，一半留在了ECS，另外的一半存放在BMW在慕尼黑的博物馆里。