翘曲解析精度验证:油底壳 流动解析

Summary

  • 我们通过拓扑优化对重量比原来的金属制零件减少了60%的树脂制油底壳的性能进行了评估。
  • 对油底壳法兰的翘曲变形的测量和评估中,发现在相同成型条件下的仿真结果能以高精度进行解析。
  • 在本解析中,我们获得了翘曲变形后的高精度模型,以用于进行结构解析和冲击解析。

解析的背景

减轻汽车的重量会直接提高燃油的效率,因此对于减少CO2排放量非常重要。我们通过拓扑优化对重量比原来的金属制零件减少了60%的树脂制油底壳的性能进行了评估。
法兰的翘曲变形使嵌合更加困难,因此我们对法兰的翘曲变形进行了评估。
此外,由于油底壳的强度也很重要,因此一般结构解析和冲击解析一起使用进行验证。
结构解析和冲击解析使用通过流动解析获得的翘曲变形后的模型,因此高精度的翘曲变形很重要。

图1 油底壳

目的

对翘曲变形的实测值和解析值进行比较

实测内容

我们使用三维测量设备对注塑成型产品的翘曲变形进行了评估。在本解析中使用了LEONATM(雷鸥娜)14G33 (PA66, GF33%) 。
在评估翘曲变形时,需要定义作为基准的XY平面。这叫做锚平面,可以定义由任意三个点(锚点)组成的平面。
定义锚平面后,我们在48个点等间隔测量法兰,并输出了Z方向的位移量(图 2)。Z方向位移量指的是正方向最大位移量与负方向最大位移量之差。

图2 翘曲测量位置

解析内容

在Moldflow (Autodesk公司)中进行了流动翘曲解析。
流动翘曲解析可以设定与注塑成型相同的成型条件。
解析结果可以通过输出Z方向位移量来确认。
我们定义了与实测相同的锚平面并输出了结果(图 3)。

图3 从流动翘曲解析获得的Z方向位移量

结果

从图 4 可以看出,CAE的解析结果与实际测量结果几乎一致。
由于翘曲变形解析的精度很高,所以使用该模型进行了结构解析。
单击此处查看使用本流动解析结果的冲击解析结果

图4 实测值与解析值的比较结果

※在本解析中,实现了高精度重现,但并不是说在所有解析中的解析值都与实测值一致。

什么是油底壳

汽车发动机是靠机油润滑的,油底壳是储存机油必不可少的零件。
油底壳被安装在发动机的底部,通过上面的凹槽容纳液体。
其机制是将发动机油储存在凹槽中,通过泵将油吸上来后传送到发动机的各个零件进行润滑。
油底壳位于车身底部,容易损坏,此外,还必须承受发动机油的温度,因此耐热性和强度很重要。

图5 发动机室内部结构

传统上,金属制油底壳是主流,但树脂制油底壳也被用于满足某些性能要求。
使用树脂制油底壳的核心优点是能减轻重量。减轻重量会提高燃油效率。
此外,还有能通过成型循环高速化来降低成本等其他好处。
但是,它的缺点是一旦拆下就会发生轻微变形,无法重复使用。
此外,与金属相比,它会随着时间的推移而变形(蠕变变形),因此需要设计专用的垫片和法兰结构。
为了安全使用树脂制油底壳,通过CAE解析提前进行探讨是非常重要的。
本公司将结合流动翘曲解析、结构解析和冲击解析进行探讨。


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