汽車(chē)電子控制器的模態(tài)仿真技術(shù)研究（一）

1 前言

　　隨著汽車(chē)電子產(chǎn)品在整車(chē)中的廣泛應(yīng)用，汽車(chē)電子產(chǎn)品的可靠性也備受關(guān)注。振動(dòng)問(wèn)題是影響汽車(chē)電子產(chǎn)品可靠性的一個(gè)重要因素，如果在研發(fā)設(shè)計(jì)階段就能準(zhǔn)確的預(yù)估汽車(chē)電子產(chǎn)品的振動(dòng)特性，則對(duì)汽車(chē)電子產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)具有重大的意義。利用有限元技術(shù)能夠在研發(fā)設(shè)計(jì)階段預(yù)估汽車(chē)電子產(chǎn)品的振動(dòng)特性，但是對(duì)于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，由于模型的復(fù)雜度，材料參數(shù)的不確定性、邊界設(shè)定的非線(xiàn)性、計(jì)算機(jī)配置要求等因素的影響，使仿真結(jié)果的可信度不高。因此提高仿真分析的可信度是當(dāng)今仿真工作者的首要任務(wù)。本文對(duì)某具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的汽車(chē)電子控制器進(jìn)行了模態(tài)仿真分析和模態(tài)試驗(yàn)，并對(duì)仿真分析中的幾何模型修正，單元類(lèi)型選擇，邊界條件設(shè)定等方法進(jìn)行了研究。

　　2汽車(chē)電子控制器結(jié)構(gòu)介紹

　　汽車(chē)電子控制器由PCBA（集成電路板）和上、下殼體組成，如圖1所示（為展示控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，剖掉部分殼體）。裝配該控制器時(shí)，先把PCBA沿殼體上的卡槽插入下殼體中，再把上殼體扣合到下殼體上，完成裝配。該控制器在車(chē)上的安裝方式是：用螺栓穿過(guò)殼體上的安裝耳再固定到支架上。

　　圖1：控制器的實(shí)物圖

　　圖2：上殼體的修正模型

　　圖3： PCBA的修正模型

　　圖4：下殼體的修正模型

　　3有限元建模和仿真計(jì)算

　　3.1幾何模型修正

　　在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，幾何模型修正的好壞決定著網(wǎng)格質(zhì)量的好壞。對(duì)復(fù)雜的模型來(lái)說(shuō)，不修正幾何模型，會(huì)增加奇異單元的數(shù)目和單元的總數(shù)目，導(dǎo)致仿真分析周期變長(zhǎng)，分析成本變大，甚至使仿真分析無(wú)法進(jìn)行。該控制器的 PCBA上有成百上千個(gè)微小的孔和器件，殼體上有過(guò)密的硬點(diǎn)和線(xiàn)以及微小的倒圓角等，如果不修正幾何模型，在中等配置的HP工作站上無(wú)法完成分析。所以在劃分網(wǎng)格前，先對(duì)該控制器的幾何模型進(jìn)行修正。幾何模型修正工作包括：去掉較小的倒圓角和圓孔；隱藏過(guò)密的曲線(xiàn)和硬點(diǎn)；切分不規(guī)則的幾何體；忽略微小電器件等。該控制器修正后的幾何模型如圖2、圖3、圖4所示。

3.2有限元網(wǎng)格劃分和單元類(lèi)型選擇

　　控制器的各部件均采用3D