借助ABAQUS软件汽车熔断器结构分析更精准

  传输、实现能量转化等起着重要的作用。其连接可不可靠直接影响着整车的性能。本文采用 ABAOUS/STANDARD 模块中的静强度设计对连接器第一次连接时的受力及变形等进行了分析，来保证了连接安全可靠。

  下图展示了一个安装在汽车驾驶室内的十一路熔断器盒总成，该部件被固定在仪表板支架上。仪表板支架是一个厚度约为1.2~1.3mm的金属件。根据顾客的反馈，我们公司的产品在哈飞装车现场仅有不到50%的情况下挂在仪表板支架上。经过客户的分析，他们都以为导致产品挂不住的原因是卡点太软。未解决这个问题，我们试图从CAE角度提出一些解决方案。具体的分析和改进方案如下：我们的分析主要关注受力和变形是不是满足产品的使用和加工要求，而难点在于接触过程中的应力和应变变化。

  为了有效分析以上问题，我们应该在CAE分析之前对模型进行简化。我们将模型简化为三维问题，并仅考虑图示位置。使用UG软件创建简化的三维模型，然后以STEP中间格式导入到CAE软件中。在CAE分析中，根据不同的分析类型和关注的区域，曲率较大的情况下需要对网格进行精细划分，这会对结果的收敛性和准确性产生重要影响。因此，我们不仅要画出外观好看且疏密适当的网格，还应注意避开过度网格划分。网格划分越好，在接触过程中穿透量就越少，结果就越准确。同时，穿透量过多还与几何形状有一定关系。以下是经过简化后的有限元网格模型。

  实际生产中主体所用的材料是 PA6 GF30，仪表支架为金件，材料为 08F。在定义有限元模型时，从分析效率及有效性考虑，我们把仪表支架简化为了刚体。同时在大变形区域密化网格。为此从 CAE 结构分析上考虑:塑性材料和接触面上都不能用 C3D20R 和 C3D20 单元，这可能是导致收敛问题的根本原因。若需要得到应力，能够正常的使用 C3D8I(在所关心的部位要让单元角度尽量接近 90 度)，如果只关心应变和位移，能够正常的使用 C3D8R，几何形状复杂时，能够正常的使用 C3D10M。在这个分析中我比较关心整个工程的应变和位移，为此在模型中我选择了 C3D8R单元。

  步骤四：定义分析步创建接触对在定义分析步时我们选用了静态一般分析，周期为 1，打开非线性。

  初始增量步设为 0.02。在 Interaction模块，将仪表支架的前后两个大面作为主面，将主体与其接触的面作为从面。摩擦类型选为罚函数的库伦摩擦，摩擦因数设为 0.2。

  主体根据实际安装情况完全固定与挂台相对的那个面，在 Interaction 模块中用 cupling 命令在仪表支架末端定义一个点和面的耦合约束，并在定义边界条件的时候将定义的这个点赋予一个强制位移， Z 方向-13.其他两个位移方向保持不变，位移增量为 0。

  步骤六：定义 JOB 查看分析结构从分析结果为，主体挂鼻处与仪表支架明显贴合面较小，当仪表支架背向与主体贴合时，主体挂鼻与仪表支架贴合约为 0.5，但实际做出的仪表支架还有至少 0.2 的倒圆角，所以贴合处为 0.20.3.此为保守值。如下图所示：

  根据上述分析，造成主体挂不住仪表支架的根本原因在于挂鼻与仪表支架的贴合面积过小，其实际宽度仅为0.2左右，与理论值0.5~0.6相比相差约0.4。因此，为确保贴合面积达到理论值0.6，我们将挂鼻顶部与仪表背向与主体的贴合面之间的间隙从原来的0.8调整为0.4。

  利用ABAQUS软件，本文对汽车内部熔断器盒固定结构可以进行了分析。主要关注其变形状态的分布情况，并与理论数据来进行比较。在此基础上，提出了一种改进方案，该方案已根据分析结果进行改进，并通过了实际装车验证。客户至今未对这类质量上的问题的反馈，因此实现了对这类问题的一次性技术解决。ABAOUS方案的实施对于产品技术的改进具有深远的影响。