正时链系统在发动机的运行中起到准确传递载荷，控制气门机构正常运转的作用，因而具有重要作用。为了降低开发费用，缩短上市时间，模拟计算技术在现代产品开发中得到了广泛的应用，这在竞争激烈的汽车行业尤其重要。链传动系统的模拟，除了静力强度振动分析外，还涉及到液压计算和系统的多体仿真分析，迫切需要统一的有限元系统。链条系统的支板，在发动机的运行中承受着各种温度和压力的载荷，这些支撑件大多由塑料制成，容易发生较大的变形，因此在设计这些部件的时候需要事先进行精确的应力和变形分析，以免发生质量缺陷。
这些支板往往涉及到多个部件的接触，是一个计算的难点，ABAQUS 准确、灵活的接触分析功能较好的解决了这一问题，下面就这一问题的研究做个简要的回顾。
有限元数值模拟
2.1 传统的计算方法
传统的支板的计算方法是将链条对支板的作用模拟成压力载荷，通过经验公式由半径 R 换算得到接触压力，这种方法的优点是理论依据充足，加载简单，计算方便，只需要考虑螺栓和支板、张紧器和支板的接触，较容易收敛。但缺点是当动轨的变形比较大的时候，其中接触表面的曲率半径会发生变化，而载荷却还是按照初始半径计算好的压力值，这显然是不合理的。
2.2 链条系统的简化
为了克服上述方法带来的缺陷，考虑将链条和链轮也加入到整体的模型中，其中链条由于链节数目太多，也不是关注的重点，利用 ABAQUS 独特的膜单元，将链条模拟成没有弯曲刚度的拉伸膜，将张紧力传递至支板，而链轮则如右简化成刚体。
2.3 有限元模型的建立
由于该模型涉及到的部件较多，故分析前要做好充分的设置，才能比较好的得到收敛解。关键在于接触的设置和载荷的施加，使用一些专门的技巧可以高效的解决问题。
链传动系统一般包括链轮，张紧器，螺栓，支板，链条等，其中张紧器，链轮和螺栓设置成刚体。链条与链轮和支板的接触可以采用点—面接触；支板与螺栓、支板与张紧器之间可以用具有更高精度的面—面接触。
膜单元没有弯曲刚度，在单元法向是柔性的，加之又只有一层单元，因此计算时在膜单元上容易产生不合理的大位移从而造成收敛困难，为解决这个问题，在开始分析的时候需要给膜单元加一个初始刚度。
模型数据设置好了后，在进行受力分析之前，首先需要建立好稳定的接触关系，为此，为此可以在链条拉伸方向施加一个比较小的初始位移，具体大小可根据经验而定。这一步计算完成后链条会处于张紧状态，可接着进行下一步的分析，这一步的目的是加上真正的链条张力，从而计算实际工作状态下支板的受力情况，一般只要模型设置没有问题即可顺利的完成分析。
2.4数值模拟结果
支板的变形和应力和采用传动方法计算的结果分布是一致的，但从整体变形的动画来看，利用膜单元来模拟链条的张紧可以更真实反映支板的实际受力状况。
3 结论
通过改进的链条-支板计算方法，用膜单元模拟链条对支板的相互作用，可以进一步提高分析精度，克服了传统计算方法的缺点，在实际工程中具有重要的应用价值，从中也可以体会到 ABAQUS 在处理接触问题中的优势和强大分析能力。
资料来源：达索官方
