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万博体育平台:ANSYS经典案例在Workbench中实现 汽车
来源:西宁京瑞口腔 更新时间:2015-04-06 11:09 点击:
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  中国机械工业联合会机经网发布时间:2019-05-07 15:20:38 来源:机经网

  早年学习ANSYS的朋友会使用一些经典的练习案例进行学习,熟悉软件的操作及基本特性,那这些经典案例是非常有学习意义的,不过这些官方的经典案例并没有Workbench的版本,所以我们集中资源对一些经典的ANSYS学习算例进行了梳理,在workbench中进行了一些复现的尝试,并将以连载的方式与爱好者们分享,希望能对大家的学习工作有所帮助。之前,我们分享了结构中的密封圈仿真分析,本期为大家分享汽车刹车盘制动噪音分析。

  熟悉ANSYS Mechanical的朋友知道,早年ANSYS经典界面风行一时,后来随着2000年后ANSYS Workbench平台的推出,经过十多年的发展完善,其易用性、功能性进入了一个非常强健稳定的状态,现在用Workbench平台进行分析的工程师越来越多,毋容置疑的是其易用性远超ANSYS经典界面,在功能角度也实现了相当的水平。早年学习ANSYS的朋友会使用一些经典的练习案例进行学习,熟悉软件的操作及基本特性,那这些经典案例是非常有学习意义的,不过这些官方的经典案例并没有Workbench的版本,所以我们集中资源对一些经典的ANSYS学习算例进行了梳理,在workbench中进行了一些复现的尝试,并将以连载的方式与爱好者们分享,希望能对大家的学习工作有所帮助。之前,我们分享了结构中的密封圈仿真分析,本期为大家分享汽车刹车盘制动噪音分析。

  在汽车制动时,刹车盘和刹车片之间的摩擦会引起刹车盘剧烈而持续的振动,从而导致噪音。所以,消除汽车刹车盘制动噪音是汽车行业一个重要课题。目前,主要有两种理论来解释这种现象:

  静动摩擦理论:该理论认为当静摩擦系数大于滑动摩擦系数时,会导致刹车系统的自激振动。正是由于这种阶跃的摩擦力,导致了系统中的一部分能量无法耗散,从而产生噪音。

  模态耦合理论:当两种具有相似特征的模态互相耦合时,会导致刹车系统变得极不稳定。这种不稳定性主要是由于结构几何特征的不合理性导致的。

  其中,后两种噪音形式可以通过仿真的方法进行分析。本案例通过ANSYS Workbench中模态分析中的复模态分析,确定结构中的不稳定模态,从而对刹车系统中的结构几何参数和材料参数的修改提出指导意见。

  以往的刹车系统分析中,需要首先手工计算系统中由于滑动摩擦而产生的非对称项(在ANSYS Workbench中,默认将结构刚度矩阵处理为对称矩阵,从而减小计算量),万博体育平台然后,通过特殊单元(Matrix27),将手工计算得到的结果导入。该过程非常繁琐,同时,由于对接触和滑动区域的假定,盘片之间的网格需要进行匹配。

  在本案例中,将使用3D接触单元(Conta17X)描述刹车盘片之间的接触,这种方法相对较为简便,因为不需要接触面之间的网格单元的匹配,同时也不需要人工计算非对称项。

  本案例中,除刹车盘片之间使用摩擦接触(摩擦接触系数取0.3),其余接触都将设置为绑定接触。摩擦接触的接触算法选择增强拉格朗日算法,该算法可以在迭代过程中逐渐减小接触穿透,相比标准拉格朗日算法,所需要的迭代次数相对较小,适合计算摩擦接触的相关问题。选择MPC算法用于其他绑定接触。

  中间轮毂和五个螺栓孔(淡蓝色区域)均固定。万博体育平台刹车片上的外侧节点(绿色区域)除了法向,其余都被约束。

  在两个摩擦接触对上定义滑动摩擦转速,本算例中,选择两对摩擦接触的接触单元,通过CMROTATE命令,万博体育平台施加转速。首先,需要选择两对摩擦接触的目标单元。具体做法是分别在两对接触下插入命令。

  因为采用非对称求解器,刚度矩阵为非对称矩阵,所以求解结果分为两部分:即实部与虚部。虚部表征的复模态下的结构固有频率,实部则表示结构模态是否处于稳定的状态。若实部为正值,表示结构模态处于一个不稳定的状态。由下图可知,第22阶模态不稳定。

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