汽车电子控制器的模态仿真技术研究

　　1 前言

　　随着汽车电子产品在整车中的广泛应用，汽车电子产品的可靠性也备受关注。振动问题是影响汽车电子产品可靠性的一个重要因素，如果在研发设计阶段就能准确的预估汽车电子产品的振动特性，则对汽车电子产品的可靠性设计具有重大的意义。利用有限元技术能够在研发设计阶段预估汽车电子产品的振动特性，但是对于具有复杂结构的电子产品来说，由于模型的复杂度，材料参数的不确定性、边界设定的非线性、计算机配置要求等因素的影响，使仿真结果的可信度不高。因此提高仿真分析的可信度是当今仿真工作者的首要任务。本文对某具有复杂结构的汽车电子控制器进行了模态仿真分析和模态试验，并对仿真分析中的几何模型修正，单元类型选择，边界条件设定等方法进行了研究。

　　2汽车电子控制器结构介绍

　　汽车电子控制器由PCBA（集成电路板）和上、下壳体组成，如图1所示（为展示控制器内部结构，剖掉部分壳体）。装配该控制器时，先把PCBA沿壳体上的卡槽插入下壳体中，再把上壳体扣合到下壳体上，完成装配。该控制器在车上的安装方式是：用螺栓穿过壳体上的安装耳再固定到支架上。

　　图1：控制器的实物图

　　图2：上壳体的修正模型

　　图3： PCBA的修正模型

　　图4：下壳体的修正模型

　　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。