通用有限元分析步驟
作為零部件廠商，積極并有效地使用CAX工具，對降低試驗經(jīng)費、減少開發(fā)及制造成本有著重要意義。
汽車座椅塑料件有限元分析
本研究選用HYPER WORKS作為前后處理工具，ABAQUS求解器對汽車座椅塑料件進行有限元分析。
HYPERMESH支持很多不同的求解器輸入輸出格式，這樣在利用HYPERMESH劃分好模型的有限元網(wǎng)格后，可以直接把計算模型轉(zhuǎn)化成不同的求解器文件格式。
作為通用的模擬工具，ABAQUS除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力/位移）問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴散、熱電耦合分析及壓電介質(zhì)分析。ABAQUS被廣泛地認為是功能最強的有限元軟件，可以分析復(fù)雜的固體力學結(jié)構(gòu)力學系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題。ABAQUS不但可以做單一零件的力學和多物理場的分析，同時還可以做系統(tǒng)級的分析和研究。由于ABAQUS優(yōu)秀的分析能力和模擬復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性使得ABAQUS在各國的工業(yè)和研究中被廣泛的采用。ABAQUS有兩個主求解器模塊：ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。
本文以某汽車座椅的塑料檔板件為例，結(jié)合HYPER WORKS軟件、ABAQUS/Standard求解器對其進行相關(guān)性能的有限元分析，并與物理實驗進行對比，進一步闡述本研究的準確性和可行性。此塑料件實驗要求：零件在承受200N載荷下不破壞，位移不能超過20mm。本研究沿用通用有限元分析，具體步驟如圖所示。
在HYPERMESH前處理環(huán)節(jié)中，先將CAD數(shù)模以IGS或STEP文件格式導(dǎo)入HYPERMESH軟件中開始建模。在建模環(huán)節(jié)中，對CAD的幾何體進行適當?shù)那謇恚S后按照幾何體的形狀，用殼體和固體單元形式把數(shù)模表述出來，然后對每一個零件賦予材料和厚度。
通過HYPERMESH中的CONSTRAINS菜單對模型進行邊界條件的約束，通過LOAD STEPS菜單對模型進行載荷的加載，主要包括每一加載步驟的輸出參數(shù)，如監(jiān)視點的位移、所有單元的應(yīng)力及應(yīng)變等，最后一步，導(dǎo)出適用于求解器求解格式的文件。
在ABAQUS求解器求解環(huán)節(jié)中，將把HYPERMESH中導(dǎo)出的以.K或.INP結(jié)尾的運算文件，放在運算文件夾中，然后打開ABAQUS求解器前臺求解界面（DOS窗口），輸入命令：ABAQUS JOB=文件名.K，然后回車就可以進行計算了。
經(jīng)過ABAQUS求解器求解，將生成的.fil文件轉(zhuǎn)化成.res文件，在HYPERVIEW中讀取。發(fā)現(xiàn)在200N載荷下，最大應(yīng)力為31.13MPa。
塑料件的最大應(yīng)變值為15.63%，已經(jīng)超過了極限應(yīng)變15.4%。根據(jù)經(jīng)驗，可以推斷這個塑料件的局部區(qū)域已經(jīng)破壞，沒有達到預(yù)期的設(shè)計要求。
物理試驗表明在施加200N的載荷下，塑料件已經(jīng)破壞，且破壞區(qū)域與有限元分析結(jié)果非常吻合。
另外幾個相關(guān)的物理實驗，是分別對塑料件的同一個區(qū)域施加50N和100N的載荷并測量施力點的位移量，然后用有限元進行模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者的結(jié)果非常的接近。
結(jié)束語
通過ABAQUS軟件對汽車座椅塑料件進行有限元分析，可以模擬接近真實的環(huán)境，并得到接近物理實驗的結(jié)果，對零件的設(shè)計和改進有著非常重要的參考價值和指導(dǎo)意義，為物理實驗的成功提供了有力的保障。為此，通過以往的經(jīng)驗可以總結(jié)出一些對ABAQUS求解結(jié)果影響比較大的因素，主要包括塑料件的材料屬性、模型的邊界條件（約束）、加力點的位置及加力區(qū)域、模擬結(jié)構(gòu)的合理性等。進行環(huán)境模擬時，應(yīng)充分考慮以上因素，從而使有限元分析得到的結(jié)果更加真實、準確。
（轉(zhuǎn)載）
