汽车车桥CAE软件设计及接口技术研究_丁律辉(2)

#设计与研究#

Patran的前后处理功能,MSC提供了一系列的PCL函数,用来从MSC.Patran的数据库中读取数据并生成计算时所需的数据输入文件,以及将结果文件的数据写入MSC.Patran的数据库中,供MSC.Patran进行前后处理。开发用户界面的目的是为了将这些自编译的函数集中起来,通过直观的图形界面进行交互,方便使用[5]。

从功能上说,PCL语言可以实现一般高级语言所能实现的大部分功能,同时它还提供与Fortran和C的访问接口;另一方面,也由于PCL语言与MSC.Patran的紧密关系,应用PCL语言作为MSC.Patran的开发工具是必然的选择。应用PCL可以开发出界面漂亮、功能强大的应用程序。现在,几乎所有的分析仿真软件都采用PCL语言作为工具,建立了与Patran的集成关系,有的也直接将Patran作为分析系统的前后处理器[6]。

组合机床与自动化加工技术

扭应力Sc:

McKG<rdn

Sc==

Wn2Wn

则紧急制动工况下复合应力:

(5)

Rb=Rc+3Sc(6)2.3 凸凹不平路面行驶工况

在不平路面行驶时动载荷引起的垂直反力N3(方向与图1中的反力N1一致)达到最大时:

N3=

KcG2

(7)

式中:Kc)动载荷系数,一般Kc=2~3。

则弯曲应力Rc为:

Rc=

KcGL2W

(8)

以上三种工况下取最大应力:

Rmax=max[Ra,Rb,Rc]

(9)

2 应力计算分析。

对车桥进行应力计算分析以保证其有足够的强度和刚度,不同工况计算应力如下[9]

:

应使Rmax=[R]。

上述传统算法,只能算出某一断面的应力平均值,而不能完全反映桥壳上应力及其分布的真实情况。因此,它仅用于桥壳强度的演算,或用作与其他车型的桥壳强度进行比较,而不能用于计算桥壳上某点(例如应力集中点)的真实应力值。使用有限元法对驱动桥壳进行强度分析,就可以得到比较详细的应力与应变的分布情况,同时利用开发的软件可实现模型的建立和后处理,对不同参数车桥可以通过软件可以计算出其应力分布情况。

图1 车桥受力示意图

2.1 最大牵引力Pk=Pkmax工况

受力分析如图1所示。弯曲应力为:

N1LR=1+<W

(1)

3 二次开发接口实现过程

对于某一类型车桥,一个模型的建模过程可能都要用到几千条PCL语句,如果整个建模过程都通过手工书写代码形式进行,是一项非常繁琐费力的工作,容易出错。Patran的建模过程实际上是一组命令的执行过程,会话文件中就保存了这些命令。因此,可以将PCL语言与会话文件结合起来。为了实现参数化,会话文件的编写采用Patran自动生成和手工编写相结合的方式进行。首先手工在Patran中建立模型,然后对保存下来的会话文件做必要的修改,在会话文件中增加变量声明,必要的数据用变量替换,通过调用会话文件实现参数化建模,解决了建模中的重复操作。下面以软件中/网格划分0功能按钮对应的部分源代码为例说明接口的实现方法和过程。

在采用通用软件如MSC.Patran进行网格划分时,需要确定网格类型、大小,划分方法等一系列参数,使用过程中有许多技巧和经验,一般需要在实际工程经过长期积累。由于本软件的针对性,很多工作由程序在后台运行,在模型成功导入后,用户只需要点击/网格划分0出现如图2所示对话框,并确定网格精度后单击/开始划分网格0按钮,系统将对导入的桥壳本体几

式中:N1)反作用力;L)车轮到弹簧板距离;W)桥壳抗弯断面模数;<)附着系数。

其扭矩应力S为:

S=

N1<rdWn

(2)

ML

Pk)牵引力;

Pk-Pf

Pf)行使阻力,ML)作用在车轮上扭矩;Wn)桥壳扭转面模数。

因此桥壳在最大牵引力Pkmax的工况下受到的弯扭复合应力Ra为:

式中:rd)车轮动力半径,rd=

Ra=

R+3S(3)

2.2 紧急制动工况

合成弯曲应力Rc为:

Rc=

McwKGL

=W2W

1+<(4)

式中:K)桥壳上的重量分配系数;

G)静载满载时桥壳受到的载荷。