成模型准备。 MSC.Patran允许用户直接在几何模型上设定载荷、边界条件、材料和单元特性, 并将这些信息自动地转换成相关的有限元信息, 以最大限度地减少设计过程的时间消耗。所有的分析结果均可以可视化。
自动有限元建模: MSC.Patran的新产品中不断增加了很多更灵活更方便的智能化工具, 同时提供了自动网格及工业界最先进的映射网格划分功能, 使用户快速完成他们想做的工作。同时也提供手动和其它有限元建模方法,一满足不同的需求。
分析的集成:MSC.Patran提供了众多的软件接口,将世界上大部分著名的不同类型分析软件和技术集于一体,为用户提供一个公共的环境。这样可以使用户不必担心不同软件之间的兼容问题,在其它软件中建立的模型,在MSC.Patran中仍然可以正常使用,非常灵活。用户也能够根据多种类型的仿真结果对产品的整体设计给出正确的判断, 进行相应的改进,这就大大的提高了工作效率。
用户可自主开发新的功能:用户可将MSC.Patran作为自己的前后置处理器, 并利用其强大的PCL(Patran Command Language )语言和编程函数库把自行开发的应用程序和功能及针对特殊要求开发的内容直接嵌入MSC.Patran的框架系统, 或单独使用或与其它系统联合使用。这样,MSC.Patran又成为用户二次开发的一个良好平台,可以为用户提供更强大和更专业的功能。
分析结果的可视化处理:MSC.Patran丰富的结果后处理功能可使用户直观的显示所有的分析结果,从而找出问题之所在,快速修改,为产品的开发赢得时间,提高市场的竞争力。MSC.Patran能够提供图、表、文本、动态模拟等多种结果形式,形象逼真、准确可靠。
本文将采用MSC.PATRAN软件进行有限元建模及分析。 MSC.PATRAN的一般使用流程,归结起来如图2.2所示:
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纯电动城市客车车身轻量化研究
建几何模型 选分析程序 建分析模型 递交分析 评价分析结果 图2.2 MSC.Patran的使用流程 Fig.2.2 The use process of MSC.Patran
2.3 几何模型的建立
2.3.1电动客车车身结构特点
由于动力电池的安装布置,需采用二级踏步结构,易于在车厢底部安装动力电池。又由于动力电池载荷的整车分布,前中段垂直载荷增加,为安全考虑,一般选用强度更高的全承载车架。
和普通燃油公交所采用的半承载车身结构不同,全承载车身的底架不是冲压成型的铆接车架式结构,而是由矩形管构成的格栅式结构。全承载式车身的特点是汽车没有车架,车身就作为驱动系统和底盘各总成的安装平台。车上各种载荷全部由汽车车身承受,这种设计使整个车身都可参与载荷。因为上下部结构形成了一个整体,在承受载荷时,能够迅速将力分散到车身各处,整个车身壳体达到稳定平衡状态。
另外一方面,由于采用全承载结构车身的客车比普通燃油公交车所采用半承载结构车身强度大,车身稳定性更好,受力均匀,所以轻量化设计的空间比较大,相比半承载车身结构,全承载客车重量可减少500-700斤。 2.3.2车身结构几何模型简化原则
为分清主次,抓住重点,模型几何简化应遵循下列原则[19]:
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