基于拓扑优化法的副车架概念设计

副车架是连接悬架与车身的重要连接件。为避免传统副车架设计中穷举设计方案后校核的繁复研发流程、缩短开发周期和在新副车架早期开发设计中提供参考,现将变密度法的拓扑优化技术引入乘用车副车架概念设计中[1-7],提出1种正向设计思路。首先使用hypermesh对某乘用车副车架典型工况下的受力情况进行有限元分析。参照乘用车副车架与周边零件相对位置关系,在空间上划分设计区域。然后以设计区域为拓扑优化空间,以单元密度为设计变量,以体积上限为约束条件,定义在多工况条件下的多目标等权重的拓扑目标函数,并通过添加加工约束改善云图。最后依据拓扑云图所示副车架材料分布进行副车架概念设计。通过对该设计方案进行限元分析并与标杆副车架对比发现该副车架设计方案不仅各工况下应力水平低于原方案,而且重量更轻,验证了拓扑优化概念设计方案可行。     

考虑橡胶衬套特性的乘用车副车架台架试验虚拟仿真

乘用车副车架产品的疲劳耐久性试验存在成本高、周期长等问题,建立符合副车架橡胶衬套连接和试验工况的虚拟测试模型能提高产品开发效率。首先,在非线性软件ABAQUS中对橡胶衬套动静态特性进行建模分析,由企业提供的衬套静特性数据确认了静态仿真模型的准确性。然后在ADAMS中基于副车架、摆臂的柔性体模型和衬套的动态特性曲线,建立副车架虚拟试验模型。数据表明,在台架试验过程中采集的测点动应力与虚拟测试模型中对应节点的动应力幅值和变化趋势都较吻合,建立的虚拟测试模型符合实际工况。这为乘用车副车架结构失效和耐久性能预测奠定了模型基础。     

考虑橡胶衬套连接的副车架模型精度分析

针对某乘用车副车架的疲劳台架试验,在试验前需建立贴合加载工况的高精度分析模型,指导零部件设计。利用Adams多体动力学软件对副车架与摆臂模型进行柔性化处理,并在模型间建立Bush和Gforce连接来模拟橡胶衬套,提高载荷提取的精度。并通过建立对比模型:橡胶衬套连接和刚性铰接模型,提取传递载荷进行有限元静力分析,与实际电测数据进行对比。结果表明:模拟衬套连接的静力仿真分析精度比铰接更高,衬套连接的仿真分析与实际电测误差率在10.5%以内,对指导副车架零部件设计和疲劳测试分析有实际参考价值。     

某乘用车副车架台架疲劳试验裂纹成因分析

某乘用车副车架在以企业标准进行疲劳试验的过程中多次出现疲劳裂纹。对副车架极限工况下的受力状态进行有限元分析,发现裂纹出现的位置应力集中比较明显。对副车架极限工况下的受力使用应力应变电测试验分析,在误差允许的范围内试验与分析结果可相互印证。由于裂缝位于焊缝或焊缝周边位置,无论有限元分析或电测实验均无法有效诊断焊接缺陷导致的应力集中,遂对副车架进行金相试验分析遂使用金相试验分析副车架的焊接质量。金相试验显示副车架确存在焊接缺陷。试验分析说明:在该副车架几处焊接位置处存在明显的应力集中,且焊接本身存在焊接缺陷为疲劳试验副车架裂纹产生的原因。     

某乘用车悬架控制臂早期断裂原因分析及改进

针对某乘用车副车架在疲劳台架试验中控制臂早期断裂问题,采用有限元法对控制臂进行静力分析且找出了结构薄弱位置,利用应力应变电测试验验证了控制臂有限元模型的正确性.从焊接结构出发,分析了控制臂早期断裂的原因,并以此为依据提出了一种改进方案.根据改进方案试制控制臂样件并对其进行电测试验,结果表明:改进后控制臂焊接接头局部应力下降明显;通过疲劳台架试验证明,改进方案解决了控制臂早期断裂问题.     

某燃油箱边界约束对应力分析精度的影响研究

针对某乘用车燃油箱的振动耐久性试验要求,需满足约束边界不导致局部不合理应力和快速建模等条件,建立较高精度的仿真分析模型,预测可能产生结构失效的区域.采用有限元软件Hypermesh为分析工具,在燃油箱箱体连接孔处,分别建立了全约束连接和只约束3个平动自由度的约束连接,通过静态和瞬态响应分析油箱结构的应力较大区域.试验结果表明,产生的结构失效区域与只约束3个平动自由度约束连接的仿真分析结果相符,切实反应了燃油箱的薄弱区域,为后续产品结构优化及虚拟测试提供可靠的建模基础.