[发明专利]一种发动机附件仿真分析中的配重方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车发动机有限元仿真分析领域，具体涉及一种发动机附件仿真分析中的配重方法。

背景技术

目前，汽车的销售市场竞争激烈，为了缩短汽车研发周期，使新的汽车车型能够更快的上市抢占市场份额，是每个汽车主机厂的生存与发展的根本。在这个大环境下，汽车发动机的前期开发过程中，经常需要在部分附件不能确定内部结构的情况下进行仿真分析，以缩短研发周期。

传统的发动机模态分析中附件的质量加载方法有两种：第一种方法为保留附件的外部结构特征，使用实体单元填充其全部的内部空间，并赋予这些实体单元极小的密度属性，然后在其实际样件的质心位置建立质量点并通过刚性单元连接质量点与附件的所有实体单元。但由于整个附件的实体单元都通过刚性单元与质心连接，使得此附件的局部刚度过大、失真，使得其局部的振型不能体现，此方法仅适用于不关注此附件局部模态的发动机整机模态；第二种方法为建立发动机附件的全部结构的网格模型，并赋予材料的真实属性用以进行仿真分析，但使用此方法时，需要建立发动机附件的全部模型，比如空调压缩机中的叶片和发电机中的转子等，不但在建模时耗时长久同时还需要在汽车发动机开发前期确定附件的内部结构。然而一些附件属于采购件，其内部结构对于整机厂来说属于黑匣子部件，不能得到其具体结构的数模，不适用于快速高效的项目开发工作中。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种发动机附件仿真分析中的配重方法，在保证计算结果精度较高的前提下，快速、高效的完成相关分析项的前处理工作，为发动机相关产品的设计、优化工作进行服务。

本发明的具体技术方案是：一种发动机附件仿真分析中的配重方法，包括以下步骤：

步骤一、建立发动机装配模型，去除实体、自由面和重复面，并对模型中需要进行切分，仅保留附件的外部结构特征；

步骤二、附件的外壳用3D实体单元完成划分，以附件的几何中心为坐标原点，建立XY、YZ、XZ三个坐标平面对其进行切分，将附件分为8个部分，并对每部分赋予原始的密度、弹性模量、泊松比等材料属性；

步骤三、通过Hypermesh软件中POST模块下的summary功能计算得到整个模型的质心，

针对各个部分的密度属性进行调试，调整后再次计算数模的质心位置，得到的调试结果需要满足数模的质心与实际的质心位置重合，并且要使得数模整体质量等于样件的实际质量；

步骤四、在满足以上要求之后，再进行下一步的仿真分析，得到各个部分固有频率及模态振型。

所述的仿真分析是模态分析。

这种建模方法有效而准确的模拟了附件部分的质量与刚度，为进行发动机模态分析提供了准确、简单的附件结构。

本发明的有益效果是：1.计算精度高，与传统的第二种方法得到的计算结果误差在10%以内；2.操作简单，将模型切分后可以很快的校对模型的自身质心与其实际质心位置；3.效率高，不再需要处理附件内部结构，并避开了对应的接触面以及接触对。

附图说明

图1为本发明涉及的发动机附件配重的流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

一种发动机附件仿真分析中的配重方法，包括以下步骤：

步骤一、建立发动机装配模型，去除实体、自由面和重复面，并对模型中需要进行切分，仅保留附件的外部结构特征；

步骤二、附件的外壳用3D实体单元完成划分，以附件的几何中心为坐标原点，建立XY、YZ、XZ三个坐标平面对其进行切分，将附件分为8个部分，并对每部分赋予原始的密度、弹性模量、泊松比等材料属性；

步骤三、通过Hypermesh软件中POST模块下的summary功能计算得到整个模型的质心，

针对各个部分的密度属性进行调试，调整后再次计算数模的质心位置，得到的调试结果需要满足数模的质心与实际的质心位置重合，并且要使得数模整体质量等于样件的实际质量；

步骤四、在满足以上要求之后，再进行下一步的仿真分析，得到各个部分固有频率及模态振型。

所述的仿真分析是模态分析。

如图1所示，本发明提供一种准确、高效的模态分析中汽车发动机附件质量的加载方法，主要包括以下步骤：模型简化处理、2D及3D网格的划分、网格模型切分、赋予网格实际的材料属性、计算模型质心并与实际产品质心对比、并依据对比结果对赋予的材料属性进行修改，最后达到两者质心重合、质量相等的目的。