ANSYS前橋強度分析

2013-08-13 by:廣州有限元培訓實踐中心來源:仿真在線

ANSYS前橋強度分析

1 概述

現(xiàn)代汽車通過采用各種措施不斷追求更高的經(jīng)濟指標和動力指標及舒適性指標,相應會導致車架的機械負荷不斷增加,形狀越來越復雜。因此,對車架強度及剛度的計算,不可能得到精確的解析解。通過傳統(tǒng)的簡化方法,將導致不精確甚至是錯誤的解。為獲得滿足工程要求的數(shù)值解,必須運用現(xiàn)代數(shù)值模擬技術。數(shù)值模擬技術是現(xiàn)代工程學形成和發(fā)展的重要推動力之一。汽車前軸是車橋上重要部件之一,是連接車身與車輪的重要部件,它承受懸架傳來的垂直載荷,同時又承受車輪傳來的制動力及側(cè)滑扭矩,因此對其強度,抗沖擊性,疲勞強度及可靠性方面都有很高的要求,對汽車前軸進行強度分析十分重要。

2 前軸的受力分析

根據(jù)汽車設計手冊,對前軸的受力按照3種危險工況進行分析計算,即:緊急制動工況,側(cè)滑工況和超越不平路面工況。由參考文獻可知,前軸的基本受力情況有3種:車輪受垂直力,車輪受側(cè)向力和車輪受縱向力。根據(jù)車輛行駛過程中受力分析可得;緊急制動工況為垂直力和縱向力共同作用的組合工況;側(cè)滑工況為垂直力和側(cè)向力的組合工況;越過不平路面工況即為垂直力單獨作用的工況。

3 建立模型

    3.1 ANSYS簡介

    ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元分析軟件,廣泛應用于汽車交通、機械制造、電子、土木工程、航空航天等一般工業(yè)及科學研究。該軟件可在大多數(shù)計算機及操作系統(tǒng)中運行,如PC機、工作站和巨型計算機等。ANSYS物理場藕荷的功能,允許在同一模型上進行各種藕合計算,如:熱一結(jié)構(gòu)藕合、磁一結(jié)構(gòu)禍合及電-磁一流體一熱禍合,就確保ANSYS能對多領域多變工程問題進行求解。充分利用ANSYS軟件的強大功能,分別在微機和SUN工作站上對車架進行模擬計算,得到較好的結(jié)果。

    3.2計算模型的建立

    由于前橋的基本結(jié)構(gòu)比較復雜,考慮到分析時的可行性在實際建模時進行適當簡化,去除一些對結(jié)果影響不大的倒角和凸臺。采用UG軟件進行建立三維模型,如圖1所示。

建立模型后將模型通過接口程序?qū)薃NSYS軟件中,考慮到本橋結(jié)構(gòu)的實體特征,故采用Solid模型與四面體單元對實體進行網(wǎng)格劃分17523個單元,31840個節(jié)點,建立的有限元模型如圖2所示。

前軸材料為12Mn2VB,其彈性模量E=210GP,泊松比Y=0.31,屈服極限。σs=480MPa,強度極限σb=686MPa,由于該材料為塑性材料,故應以屈服極限作為極限應力。根據(jù)前橋的實際行駛工況進行約束和載荷施加,對前軸的兩端主銷端孔進行全約束,跨越障礙物時垂向載荷以壓強形式施加在板簧座處,制動和側(cè)滑工況垂向載荷施加在板簧座上表面,側(cè)向和縱向載荷施加于懸架安裝孔內(nèi)表面。

4 仿真分析

筆者所研究的車型參數(shù)如表1所示,根據(jù)以上分析對模型進行加載,垂直載荷加在懸架安裝面上,縱向載荷施和側(cè)向載荷加在車橋上懸架安裝螺栓孔內(nèi)表面上.

(1)越過不平路面時的載荷為最大垂直動載荷: