汽车零部件强度分析.pdf

雪佛莱雪佛莱C1500C1500皮卡整车分析实例皮卡整车分析实例 重力重力荷载下悬挂臂的应力和变形荷载下悬挂臂的应力和变形 刹车分析刹车分析惯性平衡惯性平衡 行驶在不平整路面行驶在不平整路面子结构子结构雪佛来C1500皮卡Copyright 2009 ABAQUS,Inc.雪佛莱雪佛莱C1500C1500皮卡整车分析实例皮卡整车分析实例重力荷载下悬挂臂的应力 重力荷载下悬挂臂的应力和变形重力荷载下悬挂臂的应力和变形Copyright 2009 ABAQUS,Inc.重力荷载下底盘的应力分布雪佛莱雪佛莱C1500C1500皮卡整车分析实例皮卡整车分析实例maximum stress=193.9 N/mm2maximum stress=191.4 N/mm2静态分析惯性平衡瞬态动力学分析刹车制动时的两种方法对比分析：刹车制动时的应力分析（两种方法）刹车制动时的应力分析（两种方法）Copyright 2009 ABAQUS,Inc.雪佛莱雪佛莱C1500C1500皮卡整车分析实例皮卡整车分析实例路况1结果卡车以速度 7 m/sec(25.2 km/h)跳过一个颠簸.车轮与路面有脱离接触的过程 卡车在不平整的路面上行驶（两种工况）：卡车在不平整的路面上行驶（两种工况）：Copyright 2009 ABAQUS,Inc.雪佛莱雪佛莱C1500C1500皮卡整车分析实例皮卡整车分析实例路况2下四个轮胎上的径向力路况2下纵摆(Pitch)侧倾(Roll)偏转(yaw)路况2结果 卡车在不平整的路面上行驶（两种工况）：卡车在不平整的路面上行驶（两种工况）：Copyright 2009 ABAQUS,Inc.雪佛莱雪佛莱C1500C1500皮卡整车分析实例皮卡整车分析实例A型臂上的应力分布 路况2结果(子模型)卡车在不平整的路面上行驶（两种工况）：卡车在不平整的路面上行驶（两种工况）：Copyright 2009 ABAQUS,Inc.减震支架分析（减震支架分析（GMGM）结构示意图 实验过程中出现异常噪声实验过程中出现异常噪声SCC2010实际装配结构（与设计偏移）减震支架分析（减震支架分析（GMGM）1500N 径向载荷径向载荷SCC2010 桥壳的主要损伤形式是在交变载荷作用下发生的疲劳失效 桥壳台架试验中桥壳后盖上部出现裂纹，使用FEA查找失效原因 利用Abaqus 模拟整个台架试验，对桥壳进行静强度分析，进而完成疲劳寿命分析传动系统驱动桥壳后盖失效分析传动系统驱动桥壳后盖失效分析CUM2007 一汽汽研一汽汽研Copyright 2009 ABAQUS,Inc.模型包括：桥壳、半轴套管、减速器壳体、后盖及螺栓 Load：后盖处螺栓预紧力矩为190260N.m减速器壳处螺栓预紧力矩为340N.m在装配面定义接触，台架试验载荷为13吨，动载系数为2.5。CUM2007 一汽汽研一汽汽研传动系统驱动桥壳后盖失效分析传动系统驱动桥壳后盖失效分析Copyright 2009 ABAQUS,Inc.后盖应力计算结果后盖应力计算结果 486.9 472.225 454.51 538.1 540.14 396.87 434.6 304.6 257.7 后盖上部最大主应力分布后盖下部最大主应力分布CUM2007 一汽汽研一汽汽研传动系统驱动桥壳后盖失效分析传动系统驱动桥壳后盖失效分析 桥壳后盖上部最大主应力为487MPa，后盖下部两侧45处的 最大主应力分别为540、538MPaCopyright 2009 ABAQUS,Inc.台架试验疲劳分析结果台架试验疲劳分析结果 后盖的危险部位主要分布在上部凸起部位、下部两侧45处。下部两侧45处安全系数较小，但下部两侧部位过渡平滑，不容易断裂 上部凸起部位出现裂纹的主要原因为凸起部位引起了应力集中 0.6114 0.618 0.649 0.5527 0.5525 0.719 0.661 后盖疲劳安全系数分布CUM2007 一汽汽研一汽汽研传动系统驱动桥壳后盖失效分析传动系统驱动桥壳后盖失效分析Copyright 2009 ABAQUS,Inc.前悬架几何模型Copyright 2009 ABAQUS,Inc.1，整车撞上路沿时的强度分析2，重点考察前悬架3，采用EXPLICIT求解器行驶系行驶系-利用利用EXPLICITEXPLICIT校核悬架的碰撞强度校核悬架的碰撞强度AUC2008 FORD整车实验与分析模型对比整车实验与分析模型对比Copyright 2009 ABAQUS,Inc.整车实验CAE模型行驶系行驶系-利用利用EXPLICITEXPLICIT校核悬架的碰撞强度校核悬架的碰撞强度AUC2008 FORDCopyright 2009 ABAQUS,Inc.车辆碰到路沿时，下控制臂发生了屈曲变形，实验结果与计算结果的对比：实验结果仿真结果下控制臂屈曲下控制臂屈曲行驶系行驶系-利用利用EXPLICITEXPLICIT校核悬架的碰撞强度校核悬架的碰撞强度AUC2008 FORDCopyright 2009 ABAQUS,Inc.整个悬架最上部撞上防护栏时的分布应力云图行驶系行驶系-底盘设计中的系统级结构分析底盘设计中的系统级结构分析实验验证AUC2007 Fiat Auto SPA仿真与试验对比后，证明是非常有效的!上控制臂、下控制臂、转向节、减震叉、稳定杆、转向机、弹簧、减震器以及副车架 各连接处采用衬套或铰链连接，螺栓连接处采用刚性连接简化。CUM2007 奇瑞汽车奇瑞汽车行驶系行驶系-某车型下控制臂安装点强度分析某车型下控制臂安装点强度分析 下控制臂前点与副车架连接的螺栓孔附近出现小面积屈服现象，判断是否存在强度问题分析目的：分析目的：Copyright 2009 ABAQUS,Inc.副车架计算结果副车架计算结果 副车架螺栓孔处最大应力为403Mpa，超过材料的屈服极限380Mpa。由于最大应力超过屈服极限不大，屈服面积很小且仅在螺栓孔附近，不能确信该处是否存在强度问题，需做进一步细化分析。副车架应力分布螺栓孔处应力分布CUM2007 奇瑞汽车奇瑞汽车行驶系行驶系-某车型下控制臂安装点强度分析某车型下控制臂安装点强度分析Copyright 2009 ABAQUS,Inc.局部细化分析局部细化分析 采用轴对称模型进行分析，副车架只截取了关于Y轴对称的一半模型 模型中增加了螺栓、衬套内管和垫圈三个连接件，考虑部件之间的接触 副车架在螺栓连接处的局部区域采用六面体网格划分CUM2007 奇瑞汽车奇瑞汽车行驶系行驶系-某车型下控制臂安装点强度分析某车型下控制臂安装点强度分析Copyright 2009 ABAQUS,Inc.由结果，可明确判断该副车架螺栓连接处确实存在强度问题 螺栓的最大应力874Mpa，超过其材料的屈服极限，但实际上螺栓经过一定的工艺处理后屈服极限能提高到1000MPa以上，因此满足强度要求。衬套内管有大面积的屈服区域，不能满足强度要求。图10副车架细化分析结果衬套内管细化分析结果螺栓细化分析结果CUM2007 奇瑞汽车奇瑞汽车 局部细化分析结果局部细化分析结果行驶系行驶系-某车型下控制臂安装点强度分析某车型下控制臂安装点强度分析Copyright 2009 ABAQUS,Inc.27 引擎盖不带空气弹簧，有三对缓冲块，内板和外板之间的点胶连接用弹簧模拟 铰链用类型为CONNECTOR中的HINGEABAQUSABAQUS汽车引擎盖开关耐久性实验中的应用汽车引擎盖开关耐久性实验中的应用CUM2006 泛亚技术中心泛亚技术中心 车身侧铰链安装孔1-6个自由度约束 部分前舱的切开处和前保险杠的安装点1-6个自由度约束Copyright 2009 ABAQUS,Inc.28 将引擎盖子系统中可旋转的所有零件一定的初始角速度XXXrad/s，计算时间为40msABAQUSABAQUS汽车引擎盖开关耐久性实验中的应用汽车引擎盖开关耐久性实验中的应用CUM2006 泛亚技术中心泛亚技术中心 缓冲块用刚性体由SPRINGA单元连接到缓冲块的安装面上，刚性体位置为缓冲块顶端 用DASHPOTA来模拟阻尼 用TRANSLATOR引导缓冲块的运动方向Copyright 2009 ABAQUS,Inc.三条水平线是引擎盖上关键点在关闭到盖正常关闭位置时的Z向位移 引擎盖以一定的初速度开始向下运动，达到正常关闭位置后，由于惯性还会继续下行。当动能完全被吸收转化为势能时，引擎盖到达最低点，然后势能释放转化成动能。过关量结果输出ABAQUSABAQUS汽车引擎盖开关耐久性实验中的应用汽车引擎盖开关耐久性实验中的应用CUM2006 泛亚技术中心泛亚技术中心Copyright 2009 ABAQUS,Inc.Copyright 2009 ABAQUS,Inc.目的：目的：1，用准静态方法仿真，并将车门侧碰分析结果（初始、中间和最大耐挤力）和试验结果与评价标准值进行比较，检验其强度2，对原车门结构进行改进，使车门结构能够满足国标要求。2008CUM 长城汽车长城汽车模型：模型：Solid element+Shell element+Connector(Hinge)不放置座椅模型，门锁闭合，压头直径305mm，其上端面至少高出窗口下边缘13mm车身车身ABAQUS/ExplicitABAQUS/Explicit在车门碰撞中的强度分析在车门碰撞中的强度分析Copyright 2009 ABAQUS,Inc.车身车身 ABAQUS/ExplicitABAQUS/Explicit在车门强度分析中的应用在车门强度分析中的应用 车门分析结果（原方案）车门分析结果（原方案）原车门强度仿真分析结果原车门强度仿真分析计算结果曲线1，初始试验下车门强度只有初始耐挤压力不合格，为6800N低于10000N，其他合格。2，仿真结果为5880.5N，由于仿真中没有考虑车门玻璃、滑轨、内饰件等的影响，故低于试验测试的6800N。3，验证了仿真模型的准确性，进一步改进设计。2008CUM 长城汽车长城汽车Copyright 2009 ABAQUS,Inc.车身车身 ABAQUS/ExplicitABAQUS/Explicit在车门强度分析中的应用在车门强度分析中的应用 车门分析结果（改进方案）车门分析结果（改进方案）改进后车门强度仿真分析结果改进后车门强度仿真分析计算结果曲线改进：1，内圆管防撞梁材料改为高强度钢，屈服强度达到1000MPa以上；2，添加车门内加强板。同上，得到车门初始耐挤压力仿真结果为10503N，完全能够满足国标的要求。2008CUM 长城汽车长城汽车通过接触关系模拟人员对车门挤压，得到车门变形，判断车门局部刚度是否满足要求。车门抗凹性分析模型车门抗凹性分析变形云图车身车身 ABAQUSABAQUS在车门分析中的应用在车门分析中的应用 车门抗凹性能车门抗凹性能CUM2007 北汽福田北汽福田Copyright 2009 ABAQUS,Inc.模拟车门打开后，人员在上下车过程中对车门施加载荷，车门保持原有状态的性能。车门下垂分析有限元模型车门下垂分析变形云图车身车身 ABAQUSABAQUS在车门分析中的应用在车门分析中的应用 车门下垂分析车门下垂分析CUM2007 北汽福田北汽福田检验车门铰链结构以及铰链与车门和门框周围结构的合理性。Copyright 2009 ABAQUS,Inc.保证车门在开度最大位置时，受到载荷后不发生永久变形，从而保证车门关闭状态下的密封性能。建模时考虑了限位机构周围各零件之间的接触关系以及材料的非线性性能。车门过开分析有限元模型车门过开分析变形云图车身车身 ABAQUSABAQUS在车门分析中的应用在车门分析中的应用车门过开分析车门过开分析CUM2007 北汽福田北汽福田Copyright 2009 ABAQUS,Inc.感谢上海内燃机研究所感谢上海内燃机研究所考虑考虑模型的真实情况：模型的真实情况：1.加入加入真实爆破力真实爆破力2.加入加入离心力离心力3.加入加入旋转离心力旋转离心力4.加入加入往复惯性力往复惯性力5.考虑考虑曲轴转两周，模拟旋转曲轴转两周，模拟旋转720度情度情况下六缸机的发火次序为况下六缸机的发火次序为1-5-3-6-2-4活塞连杆组机构分析活塞连杆组机构分析曲轴和连杆活塞的协同运动分析结果曲轴和连杆活塞的协同运动分析结果活塞连杆组机构分析活塞连杆组机构分析机构运动机构运动机构运动机构运动/结构分析耦合结构分析耦合