1、整车CAE有限元建模通用规范doc|CAE整车建模通用规范Version 1.01.前言 22.命名，编号 22.1.概述 22.2.特例 63.单位 63.1.单位制 63.2.常用材料基本参数 64.坐标系 75.分网 85.1.1D 单元 85.1.1.焊点单元（Beam, spotweld, ACM 等） 85.1.2.Rigid 85.1.3.Mass 95.2.2D 单元 95.3.3D 单元 115.4.局部特征处理 135.4.1.孑L 135.42加强筋 155.4.3.圆角倒角 185.4.4.法兰 215.4.5.拼焊板处理（待定） 225.46其他突出边 225.4.7
2、.肋板 225.5.连接（TBD） 235.6.包边 246.模型检查 246.1.网格质量检查 246.2.模型一致性检查 256.3.边界条件检査 256.4.部件连接检查 25整车检查 251.前言为了保证有限元模型的通用性，减少重复性工作，特制定本规范，所有零 部件建模将依据本规范所规定标准。为了便于管理和维护，现阶段模型采用 HyperMehsh v9.0的hm前处理模板，生成*hni格式文件。通用的整车有限元模 型包含以下信息：node、element、component property assembly 等(不包括材 料仁息)。由于各区域对整车模型材料信息要求不同，共亨模型建好
3、之后应用到 具体区域的时候再添加材料信息，以碰撞分析为例，专门生成 material.k(material.dyn)文件，用 include in句进行调用。为了得到更好的结果，在建模过程屮允许不按照本规范建立模型，但是一 定要在模型卡片中写出理由，以便于本规范的更新。2命名，编号2.1.概述整车模型分为BIW、closure chassis, trim四个子系统，各子系统又包 含相应的总成，每个总成由若干零件组成。各构成关系(整午一子系统一总成一 零件，注意上下级之间的assembly)及编号如表1所示：(2) 个零件对应一个 component, 一个 materiaL 一个 proper
4、ty,三者 ID 号均为一致，同种材料共用同一材料曲线；(3)零件的命名使用简写后的零件名，并将EPL表格中的零件号注释在 comment中，常用词缩写规范如表2所示。零件名规范为：零件的名称名词 零件的描述内/外前/后上/下左/右,举例：左 A 柱上内加强板：reinforcement A pillar inner upper left hand,简写后为: reinf A pilr inr upr Iho右后控制臂支座 1： bracket 1 control arm rear right hand 简写后为：brkt1 Ctrl arm rr rh。表整车构成及编号子系统总成ID区间pa
5、rtnodeelement(output)11-99991-9999(spotweld)2-1010000-4999910000-49999BIWroof11-9950000-9999950000-99999front end100-199100000-199999100000-199999inner side body200-299200000-299999200000-299999outer side body300-399300000-399999300000-399999front floor400-499400000-499999400000-499999rear floor500-
6、599500000-599999500000-599999预留600-999600000-999999600000-999999closurehood1000-10991000000-10999991000000-1099999front door1100-11991100000-1199999liuuuuu-nyyyyyrear side door1200-1200000-1200000-129999912991299999tailgate1300-13991300000-13999991300000-1399999预留1400-19991400000-19999991400000-1999
7、999chassisframe2000-20992000000-20999992000000-2099999cooling system2100-21992100000-21999992100000-2199999powertrain2200-22992200000-22999992200000-2299999transmission system2300-23992300000-23999992300000-2399999tyre2400-24992400000-24999992400000-2499999suspensi on2S00-25992500000-25999992500000-
8、2599999steering system2600-26992600000-26999992600000-2699999exhaust system2700-27992700000-27999992700000-2799999fuel system2800-28992800000-28999992800000-2899999pedal2900-29992900000-29999992900000-2999999预留3000-39993000000-39999993000000-3999999trimwindshield4000-40994000000-40999994000000-40999
9、99bumper4100-41994100000-41999994100000-4199999seat4200-42994200000-42999994200000-4299999instrument panel4300-43994300000-43999994300000-4399999door trim4400-44994400000-44999994400000-4499999fender4500-45994500000-45999994500000-4599999预留4600-49994600000-49999994600000-4999999mass5000-50995000000-
10、50999995000000-5099999accelerometer5100-51995100000-51999995100000-5199999barrier5200-5200000-5200000-529999952995299999dummy5300-53995300000-53999995300000-5399999airbag5400-54995400000-54999995400000-5499999表2：常用词缩写规范（注意拓展）原型缩写原型缩写assemblyassymiddlemidbody in whiteBIWmountmtbracketbrktouterotrbump
11、erbppanelpnlchassischaspedalpdlclosureclospillarpilrconnectcontplateplacontrolCtrlpowertrainpwtcross membercrmbrailraildashboarddbrearrrdoordrreinforcementreinfen gineengrigh handrhfen derfdseatStfire wallfwshockshkfloorfirsteeringstrgframefrmsubframesubfrmfrontfrtsupportsupthingehgesuspe nsionSUSin
12、nerinrsystpmsysin strume nt panelIPtran smissiontransleft handlhtoepantplin gkingInkgupperuprlowerIwrwheelwhe其他命名规范如表4所示:项目命名规范示例material材料号_（材料牌号）_ 零件编号MAT24_SPCC_1234MAT20_5678property属性种类一零件编号SectShll/SectBeam 1234curve材料牌号子系统名DP280_BIWplot曲线类别一子系统名spring/metal chasset partparts for 对象parts for e
13、ng/gravitynodenodes for 对象no des for velocitysyscolSyscol 对象Sysco l e ng 1vectorcolVectorcol 对象Vectorcol exhaust sysloadcolInitialVelInitialVel对象lnitialVel MDBLoadBodyLoadBody 对象LoadBody vehicleSpcSpC对象Spjfrt drrigidMPC_子系统名卜子系统名）MPC_sus rr(-BIW)jointjoint 子系统名joint strg sys整车模世车型号标准号版本号 日曲GP5O_GBfr
14、timpa ct V01 090909 h m三、模型更新模型更新过程中，从老版模型到新版模型所做的调整要作出专门注释进行 说明，内容包括整车更新的注释和某个零件更新的注释。以dyna970碰撞分析 为例，对于整车模型，可以在control cards中的README注释项冃、工程师、 工况、单位制、日期等信息,如图1所示；也可以在control cards中Title Card 进行注释模型更新等信息，包括完成人、完成时间等，如图2所示。zhaomin SPARK CNCAP 3S MM, TON, SEC, NDec 9, 2008 at 15:56:48 side impact - 2-
15、UIEWING INFORMATION一 .954579E*030.40*5-14E*04-.189470E*040.1881*2-1E*O4O.1OOOOOE*010.OOOOOOE*OOO. 09OOO0E*000. OO00OOE*0O0.1OOOOOE* 01 0. OOO0O8EO00 OOO0OOE0O0.O0OOOOE* 000.1 00900E01图1：整车模型信息标注* T 1 T L ETITLE|d o n g 1 i q ia n g ; 2 0 0 9 0 1 0 1图2：整车模型更新标注对应EPL表格上的零件编号，应记录在comment中，另对于单个零件更新, 可以
16、在关键字忡ART的comment中进行注释，如图3。* P A R TcoTirrient|23456789; mat changed: SPCC- B210P1丄SIDJ EOSID IHGID1 11 0 01 0图3：单个零件更新标注2.2.特例同一部件的不同部分要根据厚度，属性，材料等分成不同的PID,比如拼焊 板。建模时若部件材料，厚度等未知，可以给这个部件一个虚拟的厚度 1000mm,或者虚拟的材料密度1E63单位3.1.单位制模型的单位要保持一致，在输入文件的开头要加以注释说明，单位制的对应关系见表3：表3：单位制国际单位制（SI Units）推荐单位制常用单位制时间Crime)
17、s （秒）ms （毫秒）s（秒）长度(Length)m（米）mm（毫米）mm（毫米）质量(Mass)Kg（千克）Kg（千克）To吨）密度(Density)Kg/m3Kg/mm3Ton/mm3力(Force)N件）kN（千牛）N件）应力(Stress)Pa(帕，N/m2)GpaMPa重力(Gravity)9.81m/s20.00981mm/ms29810mm/s2力矩仃orque）N-mkN-mmN-mm刚度(Stiffness)N/mkN/mmN/mm频率(Frequency)Hz（赫）kHz（千赫）Hz佻赫）能量(Energy)J（焦）J（焦）MJ（兆焦）三种单位制都可选用，碰撞中要求使用“
18、推荐单位制J Nastran活着Abaqus 中选用“常用单位制”。3.2.常用材料基本参数常用材料的基本参数见表4。表4:常用材料基本参数*材料名Rlio(Kg/nuii3)E(GPa)NU钢7.80E-062100.30铝2.70E-06730.33球墨铸铁7.10 E-061700.29镁1.8E-06450.35玻璃2.5 E-06700.30农中的数值仅供参考.P1体数值可根据实际情况调节4.坐标系车身坐标系采用笛卡尔坐标系，X轴正向由车的前端指向尾端，Y轴的正向 由车的左侧指向右侧，零点位于车的中轴线上，即Y=0.0位于车的中轴线上：Z 的正向由车的底端指向车的顶端。车身坐标系与系
19、统坐标系不同，请勿混淆。 图4和图5是车身坐标系XY平而和YZ平面的示意图。5：午身坐标系YZ平面示意图5分网5.1.ID单元5.1.1.焊点单元(Beam, spotweld, ACM 等)焊点单元要使用HyperMesh中的Connetors命令建立，以便于更新和修 改。焊点单元要正交于所要连接的表面焊点中心要与所连接的单元中心重合(节点与节点连接除外)，图6是正 确的焊点位置示例图6：焊点的正确位置5.1.2.Rigid不能存在自由端不能存在刚性环，即：其中的节点不能既是主(master)点乂是从点(slave)。两个刚性单元之间不能出现公共节点：不能用刚性单元连接刚性单元或考 刚体，不
20、能将刚性单元连接到已经定义约束的节点上刚性焊点单元要与所连接的表面正交5.1.3.Mass内饰的质量要用尽量多的质量点附加在所依附的部件上座椅的质星，如果用集中质暈代替，集中质量要位于H点上，并用刚性单 元将其连接到座椅所在位置的4个锚点上（anchor point） o5.2. 2D单元单元要建立在儿何模型的屮性面上单元要尽量与几何保持一致部年要使用线性一阶壳单元建模（3或者4节点）单元的标准尺寸为lOmmX lOninio单元的最小边长不要小于3mm 三角形单元的比例要小于5%。单元的网格线要与儿何的边界正交，即网格线与截而平行或垂直，如图8, 图9和图10o避免单元跨越y=0这条线，只有
21、节点位于这条线上。避免单排单元独立出现，至少划分两排单元，见图12,若需要焊接，则必 须划分三排，而且焊点要布在中间的单元上，如图12。图12：伸出部分网格划分图13：伸出部分网格划分5.3.3D单元单元采用一阶线性体单元（4节点四面体，6节点五而体和8节点六而体） 推荐使用&节点六面体单元，尽量避免使用四面体，五面体单元，在关键 区域只能使用六面体单元。若在较次要部分使用非六面体单元，要对称使用 避免单排单元，相对应的截而至少划分2排单元，见图VE图14：体单元划分示例图16：三排体单元划分实例（静力分析中）54局部特征处理5.4.1.孔5.4.1.1.概述在对孔进行模拟之前，首先要弄清楚孔
22、的用途，比如定位孔，螺栓孔等。 对丁用于连接的孔，还要弄清楚螺栓，垫片，螺帽等的尺寸以便于划分网格并 定义连接。对于直径小于5mm的孔可以不予保留(静力分析中可酌情保留)， 填满即可，大于5mm的孔则必须保留，并根据用途划分网格，直径大于30mm 的孔按照一般不进行待殊处理，周围采用标准尺寸划分，孔的参数定义见图17, 孔的处理方法见表5,详细示例见图18。足孔的最大尺寸，Dm.n是孔的最小尺寸，C址孔的中心图17：孔的参数定义表5：孔的处理方法5412孔的详细处理方法连接孔：螺栓孔等对于在物理模型中采用螺栓连接的孔，比如动力总成悬置安装孔，座椅安装孔 等，则需要在孔周围划分一排单元作为孔的外
23、圈來模拟垫片或者螺栓头的尺寸, 具体尺寸与垫片的尺寸一致，见图19,用刚性连接模拟螺栓连接时，外圈的节 点也要连接上。椭圆孔椭圆孔的圆弧过渡区域的直径在720mmZ间，圆弧区域要布置两个单元，小 于7毫米，则布置一个单元，见图20。If 20）的圆角要移除，见图28a(b) large fillet width & angle 20 degree图28：小宽度和人宽度的圆角建模当圆角的弦差大于3mm,角度大于20度（a20）,圆角要用切开，并用 边长大于4mm的单元建模，见图28b,如果得到的单元尺寸小于4mm,则 允许单元的端点向平面内移动最多1 mm,见图29,图30图30:端点移动示例圆
24、角轴向方向的边长耍尽量接近通用单元尺寸 在筋附近的圆角建模要首先满足筋的建模需求对于尺寸大于8mm的関角/倒角，必须生成两排网格，小于8mm的圆角/ 倒角，生成一排即可,见图31。图31：双排和单排网格 图32足圆角的处理示例，图33是划分网格后的模型图32：圆角处理示例图33：划分网格后的模型5.4.4.法兰对于用于焊接的法兰在宽度方向上至少划分3曾单元，见图34。图34：用于焊接的法兰的建模对丁宽度小于3mm的非焊接法兰则按照图35进行处理图35：宽度小于3MM的非焊接法兰的建模 帽形法兰则根据图36进行处理。5.4.7.肋板肋板上尽量布置三排单元，见图40图40:肋板的划分5.5.连接(
25、TBD)使用刚性单元模拟螺栓连接时，其头部连接的单元范囤要包含垫片的尺寸, 刚性单元的独立节点要位于孔的中心，见图41。在NASTRAN中，用刚性单元模拟通孔连接时只连接最上面一层节点模拟螺纹孔连接时 要连接孔的内层全部节点，见图5.6.包边6.1.网格质量检査四边形网格的质量要依据表6所规定的标准，三角形的质星要根据表7规 定的标准。衣6:四边形单元质量标准Quality MeasureTarget RangeRequirementHard LimitNotesAspect Ratio1246Waipage Angle (deg.)5v 1530Skew Angle (deg.)20450.80.60.4Minimum Angle (deg.)70-904530Maximum Angle (deg.)90-110 135v 150Element side length (nun)Not less thanNot less than 10Not lessNo violations3than 3allowed表7：三角形单元质最
