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特定构件有限元网格划分自动化系统
| 论文题名： | 特定构件有限元网格划分自动化系统 |
| 关键词： | 有限元分析;网格划分;建模自动化;MATLAB;HyperMesh |
| 摘要： | 由于汽车行业的快速发展，我国的轮胎产销量均跃居世界第一，目前轮胎产业已成为工业体系中的重要一环。随着计算机技术的发展，有限元分析方法被应用于轮胎的研发和制造过程。世界上知名的轮胎生产企业都已经针对自己的产品开发专用的有限元分析系统，我国的轮胎企业也开始在这一领域进行探索。在这个过程中，轮胎花纹的重要性逐渐被人们认识。但由于轮胎花纹结构复杂，进行有限元分析时操作人员建立花纹模型和划分有限元网格需要消耗大量时间，且极易出错。为了解决这个问题，本文开发了轮胎多截距花纹网格划分自动化系统，将轮胎花纹的建模和划分网格过程同时完成。该方法可以降低操作的难度，节省时间，提高有限元分析的效率。 本文总结了有限元网格的生成方法，并介绍了现有的轮胎有限元分析流程，基于周期性花纹轮胎结构的特殊性，提出了基于节点创建有限元模型的方法。由于轮胎花纹的周期性，所以只需创建一个截距的轮胎花纹的有限元模型，然后再将该模型用镜像或阵列的方法沿圆周方向依次创建出其他花纹截距就可以形成完整的花纹模型。点是有限元模型的基本单位，有限元模型可看作是由若干节点组成的网格体。单一截距的花纹模型是整个轮胎圆周的一部分，法向垂直于轮胎中心线的网格面可通过旋转一定角度生成另一网格面，如果严格控制不同网格面的距离，就可以运用这一特点，利用轮胎二维结构图提供的几何信息创建出轮胎有限元模型的网格节点，继而创建出有限元模型。 本文利用MATLAB编程技术编制了生成节点的程序，在轮胎二维结构图的基础上构造辅助网格线，利用这些信息，先用程序创建节点的二维坐标，再利用节点的几何关系将二维坐标转换为三维坐标。提供不同的创建模式以应对不同网格线上节点的获取，并根据节点的几何信息对其编号。同时利用同一条网格线上不同节点的距离关系将花纹沟槽部分的节点提取，标识为特殊节点，便于后续去除沟槽部分网格。 基于HyperMesh的二次开发技术，使用TCL语言编写了建模的辅助模块，该模块可批量的获取节点坐标，可查看节点创建情况，并将一些常用的功能集成在Utility面板中。利用MATLAB编制了可根据节点信息生成INP文件的程序，在INP文件中，根据单元中特殊节点的数量将沟槽部分网格单元去除。将INP文件导入HyperMesh中可生成轮胎单一截距花纹的有限元模型，再利用HyperMesh的rotate模块生成完整的轮胎花纹模型。 将采用上述方法生成的轮胎模型导入ABAQUS中，对其进行静载荷工况的有限元仿真分析。在不同的静载荷下，轮胎的下沉量和载荷大致呈现出线性关系。通过这个仿真结果证明了建模自动化系统的有效性。 |
| 作者： | 王利明 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张勤河 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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