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通过FEA、MBS和FEMFAT

对曲轴进行疲劳强度分析

斯太尔中国工程技术中心

Whereitall

AMAGNA

METALFORMINGENGINEERINGAASSEMBLY.SEATINGVISIONPOWERTRAINCLOSURESEXTERIORS.INTERIORSELECTRONICS.ROOFSYSTEMS

主题

车身

悬挂

整车

AA觉。m飞

发动机

H传动系绽

曲物系统

AMAGNA

MAGNAPOWERTRAIN

thor:Robenwahimaller

Dale:Juy2019

通过FEA和MBS改进的动态仿真

有限元分析(FEA)

多体动力学仿真(MBS)

组合FEA和MBS

⑧线形,弹性的结构(⑧对刚性体是有限

②模型包含大型的线

很多自由度DoF

制的(很少的自

性的FE结构

由度)

⑧对非线性结构的仿

②对非线性结构的仿真

⊙对非线性结构的仿

真如轴套或大范围

如轴套或大范围运动

真如轴套或大范围

运动物体是低效率

物体是高效率的

运动物体是高效率

的

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cL动香楼x

创建柔体的FE模型

定义接口点(负载施加点)

FE模型分析(NastranwithSol103

2

→模态(mnf包含频率和模态Φ),模态应力(∵op2)

z0

输入FE结构到MBs

连接柔体到刚体

3

计算混合FE-MBS-EHD系统

→输出为基于时间的模态响应(模态坐标q

输入模态载荷到FEMFAT

→模态应力,模态响应(q

5

多轴疲劳分析inFEMFAT

6

包括静态和振动载荷的分布

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cL动香楼x

怕炮

盛,,

计算效率⑧|

数据量|⑧②

载荷|⊙

外加很高的

动学效应(回回[模理灵活性

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导言

标

考虑曲轴弯曲线尽可能的精准

O

步爨

+线性反应的结构(FE)CMS

odalreductionsol103

大范围非线性位移(MBS

十在主轴承中的油膜(EHD:elasto-hydrodynamicoilfilmmodel)

≯基于模态的疲劳寿命计算(FEMFATMAX)

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在MBS中柔性结构的描述

变形的

刚性体运动

P点位置:rp=Xk+Sp+u

非变形的

柔性体变形

固定的参考坐标

位移向量的分解

K接口节点的自由度(保留的节点自由度

内部节点

些节点的作用是使力和位移施加到MBS上

u

u内部节点(没有边界条件施加到MBs上)

接口节点

AWMAGNA

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ComponentModeSynthesis部件模态合成

(CraigBamptonMethod)

假定:柔体具有小的变形=部件模态的线性叠加

uphysicalcoordinates物理坐标

qModal(Generalized

Coordinates模态坐标

Φ变换矩阵,包含部件模态

Φ约束模态ConstraintModes矩阵

u=①q

ΦN固有模态Normalmodes矩阵

0

C

gu

C

N

N

AWMAGNA

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ComponentModeSynthesis:ConstraintModes约束模态

ΦC=约束模态ConstraintModes矩阵

EXample:2d-beam

Constraintmodes=当赋予每个保留自由度单位位移,并且

它的保留自由度锁定的时候,所产生的静态形状。

2个接口节点包含2个自由度

→4ConstraintModes

XXXX

XXun=①Cn2xx

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ComponentModeSynthesis:

Norma|Modes固有模态

ΦN=固有模态Norma|Modes矩阵

圊有模态=在锁定保留的自由度的情况下,所得到的自振

模态

Example:2d-beam

Firstt