基于ABAQUS和Optistruct汽车结构惯性释放分析详解

article/2025/11/9 16:28:04

导读：惯性释放是允许对完全无约束的结构进行静力分析。通常我们做线性静力分析需要保证结构没有刚**移，否则求解器没有办法计算。但是很多分析，例如飞机在飞行时，轮船在航行（物体整体具有加速度）时，要想计算结构上的应力分布，需要采用惯性释放(inertia relief)，在结构上施加一个虚假的约束反力来保证结构上合力的平衡。

简单地说就是用结构的惯性（质量）力来平衡外力。尽管结构没有约束，分析时仍假设其处于一种“静态”的平衡状态。采用惯性释放功能进行静力分析时，只需要对一个节点进行6个自由度的约束（虚支座）。

针对该支座，程序首先计算在外力作用下每个节点在每个方向上的加速度，然后将加速度转化为惯性力反向施加到每个节点上，由此构造一个平衡的力系（支座反力等于零）。求解得到的位移描述所有节点相对于该支座的相对运动。本文采用不同软件进行惯性释放分析以及详细流程的操作演示。

一、分析模型

1、分析模型的建立，分析模型包括控制臂及中心连接单元rbe2等，在转向节球铰处受到Fx=1e5N，Fz=3e5N载荷。

图1 某控制臂模型

二、采用abaqus进行控制臂的惯性释放分析

1、载荷设置

2、边界设置，定义惯性释放，操作如下：

3、工况设置，包括定义分析类型及结果输出，操作如下：

4、导出INP，并提交计算，可以采用bat批处理，或Abaqus中的job提交等

5、结果读取，包括位移及应力等

位移读取，加载点位移为0.5498mm

Mises应力读取，具体读取方法和注意细节如下：

（1）Result Type中带v后缀的表示结果类型为矢量（vector）形式，如位移、速度和加速度等，如结果中的Displacement(v)和UR-Rotational displacement(v)，由于是矢量可以选择在分析坐标系或全局坐标下读取。

（2）带t后缀的表示结果类型为张量（tensor）形式，如应力张量、应变张量等；张量结果被转换成全局坐标系下，主要是在OBD中使用标量结果和变换矩阵，即结果类型中标有Global的，如S-Global-Stress components(t)和S-Global-Stress components IP(t)，该结果可以在单元坐标系、分析坐标系或全局坐标系下读取。