Построение модели кузова автомобиля
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
1.Постановка задачи
Названия основных силовых элементов кузова автобуса.
Схема расположения опор и прикладываемой внешней нагрузки.
2. Теоретические основы метода конечных элементов
Идея метода:
.Исследуется конструкция представленная в виде дискретной модели состоящей из определенного количества узлов.
.Узлы соединяются между собой элементами, каждый из которых имеет свои характеристики и определенное математическое описание.
.Модель конструкции закрепляется в отдельных узлах. К определенным узлам конструкции прикладывается нагрузка.
.Анализируя поведения каждого элемента в отдельности по определенным зависимостям можно получить напряженно-деформированное состояние конструкции.
Уравнение равновесия:
Система находится в равновесии в обоих случаях. При этом полная потенциальная энергия равна:
где - энергия внутренней деформации, - энергия внешних сил.
В данном случае нам необходимо минимизировать полную потенциальною энергию:
Тогда решение сводится к нахождению частной производной от полной потенциальной энергии и приравнивания ее к нулю:
;
После минимизации(дифференцирования) потенциальной энергии можно получить уравнение равновесия системы:
,
модель деформация сечение нагрузка
где {qe} - матрица-вектор степеней свободы системы;
[K]-1 - матрица жесткости, зависящая от параметров Ех lx Ax;
{р} - матрица-вектор нагрузки.
Далее матрица-вектор {qe} перемножается с матрицей формы [N], зависящей от координат x, y, z:
;
где {U}- матрица-вектор перемещения узлов.
Далее матрица-вектор перемножается с матрицей градиентов [B], определяемой типом элементов:
получим матрицу-вектор деформации {?}. Затем полученную матрицу-вектор перемножаем с матрицей упругости [Д]:
полученная матрица-вектор {?} - является матрицей напряжений.
3. Подготовка исходной информации по конечно-элементной модели
Схема конструкции с номерами стержней и выбранной системой координат представлена на рисунке 1.
Геометрические параметры сечений силовых элементов представлены в таблице 1.
Таблица 1.
N сечен ГеометрияРазмеры1 6х4х0,32 4х4х0,253 8х6х0,34 4х2,8х0,25 8х6х0,56-0,1
Координаты узлов представлены в таблице 2.
Таблица 2.
NузлаXYZ3475202,5250100035759425020470367547250309403775025040202,503875016350242,510397508760242,567,540900206,570242,5954190012580242,51554290043,590242,5182,54310500100242,524044105400110202,525045105402501209425046105025013047250471054016314002504810501631500163491050871600875010540871737,5470511357401841242,595521359401941242,515553135202,502037,54725054135242,5102137,50206,555135242,567,52237,5012556135242,5952337,5043,557135242,515524750058135242,5182,5257547059135242,5240267594060135202,52502775202,5061135942502875242,51062135742502975242,567,563135741633075242,5956413501633175242,5155651350873275242,5182,56613574873375242,5240
Топология стержневых элементов представлена в таблице 3.
Таблица 3.
NНKТО 5512316Сечен.1 11214 56233922 22313 57392238 33411 58221521 414131 59152114 513123 60213738 612114 61434249 7242537 62423941 8252635 63394138 9373624 64414840 10363526 65384037 11434446 66404648 12515262 674527 13525361 685628 14464544 696718 15626152 707831 16616053 718919 17495048 7291032 18484750 73101133 19656664 74181930 20646365 75272853сечен 22112414 76282954 22244337 77293056 23445145 78313258 2432612 79323359 25265261 80333460 2642711 81535427 27275334 82545528 28143715 83555629 29374648 84565730 3012353 85575831 31356126 86585932 32456247 87596033 3311344 885286 34346027 89285429сечен 33511624 9062918 36161539 91295530 37151438 927188 38243943 93183019 39393850 94305631 40383748 958197 41434965 96193118 42494865 97315730 43484664 989328 44445066 99325831 45474563 10010339 46516644 101335932 47656449Сечен 5102163915 48636247 103394938Сечен 44911714 104496548 50172620 105506647 51442645 106153816 5214201 107384839 53203517 108486449 54453544 109476350
Топология оболочечных элементов представлена в таблице 4.
Таблица 4.
Nэ1234треугольники прямоугольники 130124261104324442513126311112742851322544261125327542813344512611328529613451522611454285529135626135115296307136456235116552956301373645351171871981383735141183183291391435121195731583214012439120329331014139161121583259331422443391225933603414343493912333103411144163915124463745361453938151254349445014639494812644505166147483839127494865641481537141284846474514915383712947456362150384637151384846152496550153506566154486447155476463
Таблица 5 - Нагрузки на секцию.
№Fz, кгс534004400
Определяем граничные условия и заносим их в таблицу 6.
Таблица 6 - Закрепления секции.
NуXYZ15+++16+++48 + 49 + 65+++64+++
Также из начальных условий известно:
Толщина листов обшивки секции составляет 1 мм.
. Последовательность ввода данных.
Ввод информации в программу GIFTS:
1)Задание характеристик сечений:
BEAMCS: Savina
*srcon ( начало записи в текстовый файл)
>Savina1 (имя текстового файла)
*RECTH (ввод характеристик тонкостенных прямоугольных сечения)
> 1 (сечение №1)
? 6,4 (указание высоты и ширины)
? 0.3,0.3 (указание толщины)
>2
? 4,4
? 0.25,0.25
>3
? 8,6
? 0.3,0.3
>4
? 4,2.8
? 0.2,0.2
*CHANNEL
>5
? 8,6
? 0.5,0.5
>ENTER
*END
*SRCOFF
*QUIT
2)Создание конечных элементов модели:: Savina
*srcon
>Savina2
*ETH,1 (задание толщины оболочных элементов)
>6
? 0.1
>enter
*ELMAT, 4 (задание характеристики материала)
>1
? 2100,2.1Е+6,0.3,7.3Е-3
>enter
*POINT (ввод координат узлов )
>1 (узел №1)
? 0,0,0
>2
? 0,47,0
>3
? 0,94,0
. . .
>66
? 135,74,87
>enter
*PTRM (вызов номера материала)
>1
*PTRTH (вызов номера свойства)
>1
*BEAM2 (задание стержневых элементов)
>1,2,14
>2,3,13
тАж
>enter
*PTRTH
>2
*BEAM2
>1,24,14
>24,43,37
тАж
>enter
тАж ( и так далее по всем сечениям)
*PTRTH
>6 (Оболочки)
*QB4 (ввод четырех узловых элементов)
>43,24,44,25
>27,4,28,5
тАж
>enter
*TB3 (ввод трех узловых элементов)
>1,24,26
>26,3,1
тАж
>47,64,63
>enter
*END
*SRCOFF(конец записи в файл)
*PLOT (отобр