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(多图) 汽车电子控制器的模态仿真技术研究

张利民?? 王文平?? 范成建?? 马国星?? 2013年05月15日 ?? 收藏0

3 有限元建模和仿真计算

3.1几何模型修正

在实际工作中发现,几何模型修正的好坏决定着网格质量的好坏。对复杂的模型来说,不修正几何模型,会增加奇异单元的数目和单元的总数目,导致仿真分析周期变长,分析成本变大,甚至使仿真分析无法进行。该控制器的PCBA上有成百上千个微小的孔和器件,壳体上有过密的硬点和线以及微小的倒圆角等,如果不修正几何模型,在中等配置的HP工作站上无法完成分析。所以在划分网格前,先对该控制器的几何模型进行修正。几何模型修正工作包括:去掉较小的倒圆角和圆孔;隐藏过密的曲线和硬点;切分不规则的几何体;忽略微小电器件等。该控制器修正后的几何模型如图2、图3、图4所示。

3.2有限元网格划分和单元类型选择

控制器的各部件均采用3D实体单元建模。其中PCBA由电路板、电容、电阻、天线、小电路板、插件,插针等部件组成,这些部件的形状较规则,采用一阶六面体单元建模,单元类型为C3D8R,需进行沙漏控制。上、下壳体的形状比较复杂,用二阶四面体进行建模,单元类型为C3D10M。模态分析时,不要使用一阶四面体单元,因为一阶四面体单元刚性偏强,容易导致模态频率偏大(下文将会给出验证)。根据这些原则划分的网格如图5、图6、图7、图8所示。

图5 上壳体的局部网格图
图5 上壳体的局部网格图

图6 插件和PCB的网格图
图6 插件和PCB的网格图

图7 电容、芯片的网格图
图7 电容、芯片的网格图

图8 下壳体的局部网格图
图8 下壳体的局部网格图


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