​​​​​​​​​​​​​​MAMBA​​​​​​​​​​​​​​


MAMBA​​​​​​​ 概览


在复杂机械和机电一体化系统的开发阶段,可靠的动态模拟结果至关重要。要对车身、卡车车架或电子设备的螺栓外壳等连接结构进行有意义的疲劳评估通常需要考虑所产生的接触应力。

然而这些基础的非线性接触问题可能会大大增加仿真计算的工作量。因此精确而快速的数值模型就变得十分的重要。

MAMBA 是一款为此类分析量身定制的软件解决方案。为了达到可行的仿真速度,对于表面接触的分析将分两步进行。第一步是识别接触的界面和根据各个连接结构的有限元模型创建简化的模型。第二步是在简化模型的基础上进行接触的模拟。

CAE 工程师可以通过MAMBA对连接结构进行动态分析,评估部件的振动状态或改进疲劳性能。下一张图片阐述了乘用车电池支架的疲劳评估结果的案例。

应用​​​​​​

 


连接结构的结构动力学


使用MAMBA对连接结构进行动态模拟的过程包括两个主要步骤。

第一个步骤是提供自动的表面接触的检测和一个非线性模型的降阶方法,这种方法是基于MAMBA的扩展降阶来实现的。零部件的降阶模型的实际计算将由商业有限元求解器来执行。

第二个步骤是通过MAMBA计算接触应力来对表面接触进行模拟。所得到的非线性模型的准静态或动态分析将由商业多体动力学求解器或MAMBA自带的求解器来执行。


预处理

MAMBA的模型降阶是一种模态方法,利用扩展的降阶方法来获得所发生的接触应力。这一功能可通过前处理模块实现,该模块可与商用有限元求解器进行交互并具有以下优点。

  • 接触表面的自动检测,
  • 带接触的降阶模型,
  • 螺栓连接的预紧力

接触表面的检测

模型降阶

MAMBA 的模型降阶方法能够考虑连接部件的接触表面所产生的非线性状态。

虽然接触表面会给连接部件带来局部的非线性,但连接部件的各组成部分仍然可以被认为是线弹性结构。因此可以利用模态叠加法来描述相关部件的总变形。

根据 Craig 和 Bampton构建的模态降阶基础可确保一个质量非常好的线弹性结构的仿真结果。这可以通过表示静态位移形状的所谓约束模态,和表示线弹性结构内部动态的边界固定常规模态来实现。

对于连接结构而言,模态降阶的基础还必须能够准确捕捉到因接触应力而产生的局部位移。这可以通过一组额外的测试矢量来实现。这些所谓的连接界面或接触模态是为了再现接触应力所引起的局部变形而制定的。由于结构能够以物理意义上的方式进行变形,因此所计算出的接触应力也是有意义的。


接触模拟

MAMBA接触模拟依赖于相连接的结构的简化模型。该模型可以作为多体动力学模型的一部分进行分析,或作为自由体并施加界面载荷进行分析。第一种分析设置称为 "多体动力学解决方案",第二种分析设置称为 "独立的解决方案"。
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下图展示了基于车身结构动态接触模拟的两种分析设置。

接触模型

首先是接触界面,在这种界面中表面法线方向的接触应力占主导地位。如在点焊结构的许多区域就是这种情况。在 MAMBA 中这些接触界面被称为 "法向接触"。

其次是由于摩擦而产生剪应力的接触界面。例如外部载荷会导致接触界面内切向相对运动的区域。在 MAMBA 中这些接触界面被称为 "摩擦接触",也包括 "法相接触"。
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第三是由于结构预紧力等原因而产生高接触压力值的接触界面。这种情况适用于完全拧紧的螺栓连接。在 MAMBA 中这些接触界面被称为 "预紧接触",也包括 "摩擦接触"。


软件包


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 应用​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​