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整車碰撞中常用的鉸鏈

2019-07-01 22:30:51·  來源：汽車碰撞安全仿真在線  
　
整車建模中不但要涉及網(wǎng)格的劃分，還要涉及到各種連接、運(yùn)動和其他功能部件的簡化。本文針對整車CAE模型搭建中主要涉及到的連接、運(yùn)動和其他功能部件的簡化進(jìn)行
整車建模中不但要涉及網(wǎng)格的劃分，還要涉及到各種連接、運(yùn)動和其他功能部件的簡化。本文針對整車CAE模型搭建中主要涉及到的連接、運(yùn)動和其他功能部件的簡化進(jìn)行簡要描述。
 
運(yùn)動鉸

一個運(yùn)動鉸可連接兩個體并約束其相對運(yùn)動，如，滑移鉸只允許物體間的相對滑動。

運(yùn)動鉸對連接體的約束作用所產(chǎn)生的載荷稱為約束載荷。約束載荷分別作用于連接體上，大小相等，方向相反，并對連接體的相對運(yùn)動進(jìn)行限制，使其相對運(yùn)動與鉸鏈?zhǔn)┘拥募s束相一致。
 
相對靜止件的連接

不同部件的連接簡化建模一般分為以下三類：

1、可變性體（柔性體）之間的連接；

2、可變形體與剛性體的連接；

3、剛性體之間的連接。
 
常用的鉸鏈

球鉸（Spherical Joint）

轉(zhuǎn)動鉸（Revolute Joint）

滑移鉸（Translational Joint）

圓柱鉸（Cylindrical Joint）

萬向鉸（Universal Joint）

01  球鉸（Spherical Joint）

球鉸約束連接體的相對運(yùn)動只繞著鉸坐標(biāo)原點(diǎn)的運(yùn)動，節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2重合但不等效。
有限元建模

在兩Part上分別創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)1、2，如下圖所示，并將節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2分別綁定到兩個部件上，節(jié)點(diǎn)3為節(jié)點(diǎn)1和2的中點(diǎn)。

點(diǎn)擊Primer中的CONSTR下拉菜單，選擇JOINT，進(jìn)入如下圖所示創(chuàng)建鉸鏈的界面，界面中的N1、N2分別對應(yīng)上圖的節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2，節(jié)點(diǎn)選擇完畢后，點(diǎn)擊Creat JOINT創(chuàng)建轉(zhuǎn)動鉸，此時會彈出創(chuàng)建鉸鏈錯誤信息，點(diǎn)擊CONTINUE，即可完成轉(zhuǎn)動鉸的創(chuàng)建。


Primer提示錯誤信息如下圖所示：


錯誤信息提示：節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2未重合。

通過將節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2平移到節(jié)點(diǎn)3位置，可以解決錯誤信息。如何移動節(jié)點(diǎn)見下文。

02  轉(zhuǎn)動鉸（Revolute Joint）

節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2重合，節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4重合。節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)3位于剛體A上，節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)4位于剛體B上。兩個剛體繞由兩對重合的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此軸為中心線。

有限元建模

在兩Part上分別創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)1、2、3、4，如下圖所示，節(jié)點(diǎn)1、3在同一個Part（青色），節(jié)點(diǎn)2、4同一個Part（紫色）。
點(diǎn)擊Primer中的CONSTR下拉菜單，選擇JOINT，進(jìn)入如下圖所示創(chuàng)建鉸鏈的界面，界面中的N1、N2、N3、N4分別對應(yīng)上圖的節(jié)點(diǎn)1、2、3、4，節(jié)點(diǎn)選擇完畢后，點(diǎn)擊Creat JOINT創(chuàng)建轉(zhuǎn)動鉸，此時會彈出創(chuàng)建鉸鏈錯誤信息，點(diǎn)擊CONTINUE，即可完成轉(zhuǎn)動鉸的創(chuàng)建。


Primer提示錯誤信息如下圖所示：


錯誤信息提示：節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4未重合。

在Primer通過工具Orient將節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2進(jìn)行重合。點(diǎn)擊對話框中的NODE，選擇節(jié)點(diǎn)2（表示將節(jié)點(diǎn)2進(jìn)行移動），再點(diǎn)擊N1-N2（表示節(jié)點(diǎn)2從N1位置移動到N2位置）；對節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2進(jìn)行重合設(shè)置：先選擇節(jié)點(diǎn)2，再選擇節(jié)點(diǎn)1，點(diǎn)擊Apply將節(jié)點(diǎn)2移到節(jié)點(diǎn)1位置，如果將該節(jié)點(diǎn)移動到正確位置，點(diǎn)擊Accept。

節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)3重合操作和上述方法類似，在此不再講解。


03  圓柱鉸（Cylindrical Joint）

圓柱鉸從旋轉(zhuǎn)鉸衍生而來，可約束連接體的相對運(yùn)動只繞中心線轉(zhuǎn)動和滑動。
有限元建模

圓柱鉸的建模方法和轉(zhuǎn)動鉸的建模方法類似。

04  滑移鉸（Translational Joint）

滑移鉸可約束連接體之間的相對運(yùn)動只沿中心線相對滑動，其只有一個自由度。

有限元建模

圓柱鉸的建模方法和轉(zhuǎn)動鉸的建模方法類似。

05  萬向鉸（Universal Joint）

節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2是重合的，節(jié)點(diǎn)對（1、3）和（2、4）相互垂直，其是兩個連接體相對旋轉(zhuǎn)的軸線。僅可以繞（1、3）軸和（2、4）旋轉(zhuǎn)，并保持（1、2）重合。
有限元建模

在兩Part上分別創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)1、2、3、4，如下圖所示，節(jié)點(diǎn)1、3在同一個Part，節(jié)點(diǎn)2、4同一個Part。

點(diǎn)擊Primer中的CONSTR下拉菜單，選擇JOINT，進(jìn)入如下圖所示創(chuàng)建鉸鏈的界面，界面中的N1、N2、N3、N4分別對應(yīng)上圖的節(jié)點(diǎn)1、2、3、4，節(jié)點(diǎn)選擇完畢后，點(diǎn)擊Creat JOINT創(chuàng)建轉(zhuǎn)動鉸，此時會彈出創(chuàng)建鉸鏈錯誤信息，點(diǎn)擊CONTINUE，即可完成轉(zhuǎn)動鉸的創(chuàng)建。


Primer提示錯誤信息如下圖所示：


錯誤信息提示：節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2未重合。將節(jié)點(diǎn)1、2移到節(jié)點(diǎn)5（節(jié)點(diǎn)5為節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)4的中點(diǎn)）位置處，移動方法同上。

節(jié)點(diǎn)1、2設(shè)置重合后，需要對節(jié)點(diǎn)3、4、5所成的角度設(shè)置為90°。

角度設(shè)置的方法：點(diǎn)擊Measure，選擇Node angle，依次選擇節(jié)點(diǎn)5、3、4，角度為90.000031°；若該角度不是90°，則需要進(jìn)行更改。


節(jié)點(diǎn)3、4、5所成角度如下圖所示：
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