副車架
關(guān)注創(chuàng)建者：元來(lái)是你 創(chuàng)建時(shí)間：2019-05-21
副車架的視頻教程
Hyperworks底盤(pán)副車架從網(wǎng)格劃分到靜剛度、靜強(qiáng)度、模態(tài)頻率及振型及安裝點(diǎn)動(dòng)剛度仿真分析實(shí)例視頻教程
本課程主要包含一下幾點(diǎn)內(nèi)容： 1、底盤(pán)副車架本體的網(wǎng)格劃分，包括焊縫建模； 2、副車架支架安裝點(diǎn)靜剛度仿真分析，包括局部坐標(biāo)系建模、約束、加載及后處理讀取； 3、副車架本體靜強(qiáng)度仿真分析，即在loadcase載荷工況下，利用慣性釋放法來(lái)仿真計(jì)算副車架本體的強(qiáng)度應(yīng)力； 4、副車架本體模態(tài)頻率及振型的仿真分析； 5、副車架各安裝點(diǎn)動(dòng)剛度的仿真分析，方法為IPI原點(diǎn)法，分析類型為頻響分析，包含各卡片的設(shè)置以及
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基于hypermesh的【整車模型搭建2】——行駛系-副車架和懸架（附k文件）
副車架： 1 前后車橋的組成部分，用來(lái)安裝懸架。承載式車身的汽車，可以把懸架先組裝在副車架上，組成一個(gè)總成，再一起安裝到車身上，降低了裝配成本。 2 提高懸掛剛度。 3 減輕震動(dòng)，增加舒適性。 懸架： 1 連接車輪輪轂和車身，減緩行駛中汽車產(chǎn)生的震動(dòng)。 2 支撐車身。如果說(shuō)車輪是汽車的腳，懸架就是汽車的腿。
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副車架的實(shí)例教程
4 副車架的優(yōu)化與驗(yàn)證
4.1 副車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化
通過(guò)上述對(duì)副車架結(jié)構(gòu)的有限元分析，己反映出副車架原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的不足。因此，可綜合副車架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析結(jié)果，對(duì)分析所得的危險(xiǎn)部位從結(jié)構(gòu)角度進(jìn)行優(yōu)化。在結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析中，副車架在制動(dòng)工況下其最大應(yīng)力值超過(guò)了材料的屈服極限，其最大應(yīng)力發(fā)生在副車架上板的左右，故以副車架上板為副車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改進(jìn)的主要目標(biāo)。所用優(yōu)化方式主要為在應(yīng)力集中處加一塊加強(qiáng)板，以實(shí)現(xiàn)提高強(qiáng)度作用。基于上述思想，結(jié)構(gòu)經(jīng)優(yōu)化后的副車架有限元模型如圖11所示。
圖11 優(yōu)化后副車架有限元模型
4.2 優(yōu)化后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
優(yōu)化后提交計(jì)算后的結(jié)果如圖12所示。
圖12 優(yōu)化后各工況下應(yīng)力云圖
經(jīng)過(guò)上述分析計(jì)算，可獲得優(yōu)化后副車架各工況下的最大應(yīng)力值如表8所示。
從優(yōu)化前后副車架最大應(yīng)力值對(duì)比來(lái)看，在加上加強(qiáng)板之后，副車架在制動(dòng)工況下的最大應(yīng)力值大大的降低了，且轉(zhuǎn)彎工況和沖擊工況的應(yīng)力也有不同情況的減小。通過(guò)對(duì)副車架的優(yōu)化，副車架在不同工況下都滿足了強(qiáng)度要求。
表8 各工況下副車架應(yīng)力結(jié)果
工況
最大應(yīng)力、MPa
減低率/%
轉(zhuǎn)彎
101.7
43.9
制動(dòng)
274.9
19.4
沖擊
95.05
15.5
5 結(jié)果與討論
本文以某乘用車的前擺臂和副車架為研究對(duì)象，通過(guò)綜合分析副車架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果，獲得原設(shè)計(jì)方案中的薄弱結(jié)構(gòu)主要集中于副車架上板左右兩端，故從結(jié)構(gòu)角度添加加強(qiáng)板，對(duì)該薄弱位置進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案再次分析計(jì)算，結(jié)果顯示對(duì)副車架上板左右兩端位置優(yōu)化改進(jìn)后滿足副車架的強(qiáng)度要求。
展開(kāi) 汽車前副車架不僅是作為汽車懸掛連接部件與車身之間的一種輔助裝置，同時(shí)也是汽車底盤(pán)中重要零件之一，該結(jié)構(gòu)常見(jiàn)于采用承載式車身的車型中。副車架的作用是阻礙振動(dòng)和噪聲的傳播，減少其進(jìn)入車廂，因此在主要出現(xiàn)在豪華的轎車和越野車上，有些汽車還在引擎裝上副架。傳統(tǒng)的承載式車身沒(méi)有副車架，其懸掛直接與車身鋼板相連的，所以前后車架的懸掛搖臂機(jī)構(gòu)都為散件，易與路面、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)產(chǎn)生共振。在副車架誕生以后，可以將前后懸掛裝在副車架上，構(gòu)成一個(gè)車架總成，然后再統(tǒng)一安裝到車身上。本文通過(guò)對(duì)副車架與前車架的連接的優(yōu)化，以及對(duì)局部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來(lái)降低可能發(fā)生共振的概率。
一 副車架模型的建立
本文研究工作中，主要采用有限元前處理軟件Hypermesh建立汽車前車架有限元模型.如圖所示，為本有限元建模的基本流程[1]，其中各操作所需的具體研究工作如下：
1）幾何模型的清理與簡(jiǎn)化。在進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分工作前，需要對(duì)副車架結(jié)構(gòu)幾何模型進(jìn)行幾何清理工作，修正模型導(dǎo)入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤孔、面、線和因軟件之間兼容性產(chǎn)生的錯(cuò)誤。由于有限元結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)實(shí)際模型的近似處理，因此在有限元模型建立時(shí)，可以在不影響模型整體力學(xué)特性上進(jìn)行適當(dāng)?shù)膸缀魏?jiǎn)化，刪除對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)影響或者影響細(xì)微的結(jié)構(gòu)，以減少有限元模型建立的工作量。
2）網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格單元類型的正確選取不僅直接影響有限元分析計(jì)算的準(zhǔn)確度，而且還會(huì)影響有限元分析計(jì)算的時(shí)間，在建立模型過(guò)程中，通常以四邊形單元為主、三角單元為輔相的方式來(lái)進(jìn)行網(wǎng)格劃分．
3）網(wǎng)格質(zhì)量的檢驗(yàn)。根據(jù)副車架的結(jié)構(gòu)特性，長(zhǎng)度、寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于厚度，故采用殼單元來(lái)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，經(jīng)過(guò)對(duì)副車架網(wǎng)格的多次劃分和網(wǎng)格質(zhì)量的對(duì)比，最終以8mm的四邊形單元來(lái)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。對(duì)于過(guò)渡曲面和可能發(fā)生局部應(yīng)力集中的細(xì)節(jié)采用三角單元進(jìn)行劃分，充分發(fā)揮三角單元的特點(diǎn)，使網(wǎng)格質(zhì)量得到更好的優(yōu)化。
展開(kāi) iSolver案例分享：汽車前副車架模態(tài)分析案例
0. 引言
iSolver為一個(gè)完全自主的通用結(jié)構(gòu)有限元軟件，對(duì)標(biāo)國(guó)際主流結(jié)構(gòu)CAE商業(yè)軟件Abaqus、Ansys、Nastran，支持結(jié)構(gòu)分析的常用功能，線性及材料非線性的精度和Abaqus沒(méi)有誤差，效率和Abaqus相當(dāng)，iSolver自帶友好的三維可視化前后處理界面，也可作為一個(gè)輕量化插件集成到Abaqus/FEMAP或者自主軟件中。本帖以一單層球面網(wǎng)殼模態(tài)分析為例，將iSolver求解器和Abaqus、Ansys、Nastran、Midas計(jì)算結(jié)果、進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證iSolver的求解可靠性。
1. 問(wèn)題描述
汽車的前副車架是連接車身和車輪的中間裝置，起支撐、隔振以及提高懸架剛度的作用。汽車前副車架是汽車各大總成的載體，是重要的受力部件。前副車架工作時(shí)要承受扭轉(zhuǎn)、彎曲等多種載荷產(chǎn)生的彎矩和剪切力，在實(shí)際行車過(guò)程中，副車架還要受到來(lái)自路面的激勵(lì)和發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)，設(shè)計(jì)中除了要有足夠的強(qiáng)度、足夠的抗彎剛度和合適的扭轉(zhuǎn)剛度保證汽車對(duì)路面不平度的適應(yīng)性外，合理的振動(dòng)特性也是十分重要的，以避免汽車在使用過(guò)程中各部件之間產(chǎn)生共振，導(dǎo)致某些部件的早期損壞，降低汽車的使用壽命，影響乘客駕乘的舒適性。因此，前副車架模態(tài)要求在汽車設(shè)計(jì)中是非常重要的。前副車架的模態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)常用轉(zhuǎn)速下的激勵(lì)頻率很接近時(shí)，副車架與發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)頻率發(fā)生共振，整車便會(huì)產(chǎn)生轟鳴聲，影響整車的NVH值，降低汽車的使用壽命，影響乘客的舒適性。而如何科學(xué)地定義前副車架的模態(tài)目標(biāo)值是研究的重點(diǎn)。
本例中，為了研究副車架的模態(tài)和iSolver求解器計(jì)算精度，計(jì)算副車架自由狀態(tài)下的副車架前五階柔性模態(tài)。
2.
展開(kāi) 一、副車架的性能開(kāi)發(fā)
副車架可以承受發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的振動(dòng)載荷和來(lái)自路面的各種沖擊，并能夠減弱路面和發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的震動(dòng)和噪音，保證行駛舒適性和穩(wěn)定性。除此之外，副車架能提高汽車懸掛系統(tǒng)的連接剛度，裝有副車架的汽車能夠明顯感覺(jué)到底盤(pán)更扎實(shí)緊湊。副車架的設(shè)計(jì)既需要考慮零件本身的安裝和布置要求，同時(shí)還需要保證結(jié)構(gòu)的性能，前副車架設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮的幾個(gè)性能包括NVH性能、剛度性能、耐久性能及安全性能等。
1.1 安裝和布置要求
副車架作為連接底盤(pán)懸掛和車身的結(jié)構(gòu)，需要為動(dòng)力總成、轉(zhuǎn)向機(jī)、穩(wěn)定桿等部件提供安裝界面，因此，在早期設(shè)計(jì)階段，需要根據(jù)安裝硬點(diǎn)來(lái)確定基本結(jié)構(gòu)，并需保證與周邊零件的靜/動(dòng)態(tài)間隙。
1.2 NVH性能
副車架模態(tài)需要避開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)激振頻率，以免引起共振。不同車型定義的目標(biāo)值有差異，需要根據(jù)車型定位來(lái)制定。
1.3 剛度性能
副車架與車身、懸架控制臂、轉(zhuǎn)向機(jī)等安裝點(diǎn)的局部靜剛度和動(dòng)剛度是保證整車耐久、操縱穩(wěn)定性和NVH性能的基礎(chǔ)指標(biāo)，在副車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中同樣不可忽視。
1.4 耐久性能
副車架與車身連接點(diǎn)的耐久性能直接決定了汽車底盤(pán)的壽命，復(fù)雜的道路情況使前副車架時(shí)刻承受著來(lái)自路面的沖擊載荷，在循環(huán)載荷的作用下，副車架可能會(huì)發(fā)生疲勞失效，因此需要進(jìn)行嚴(yán)格的疲勞耐久仿真，并進(jìn)行相應(yīng)的臺(tái)架試驗(yàn)和整車道路試驗(yàn)，避免出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂問(wèn)題。
1.5 碰撞安全性能
汽車前艙正面碰撞路徑主要有三條：1）上路徑：前防撞梁-前縱梁-縱梁延伸梁；2）中路徑：shotgun-A柱上邊梁；3）下路徑：前副車架-縱梁延伸梁-中央通道，全框式副車架為正面碰撞多提供了一條傳力路徑，在車輛發(fā)生正面碰撞時(shí)能吸收部分能量，使碰撞力分散更均勻。
展開(kāi) 在某副車架輕量化開(kāi)發(fā)過(guò)程中，利用多學(xué)科優(yōu)化技術(shù)，在完成副車架的靜強(qiáng)度、模態(tài)和動(dòng)剛度對(duì)板厚變化的敏感性分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后副車架重量由24.5 Kg降到22 Kg，減重8%，實(shí)現(xiàn)了副車架的輕量化設(shè)計(jì)。
前言：
副車架是當(dāng)前主流轎車底盤(pán)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)形式及剛度設(shè)計(jì)對(duì)提升整車耐久性、舒適性、操控性有很大影響，而且輕量化的副車架有利于改善整車性能。因此，副車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法備受各主機(jī)廠關(guān)注。
近年來(lái)，關(guān)于多學(xué)科優(yōu)化技術(shù)的研究及應(yīng)用越來(lái)越多，該技術(shù)的主要思想是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)集成各個(gè)學(xué)科的模型和分析工具, 并通過(guò)有效的設(shè)計(jì)和優(yōu)化策略組織和管理設(shè)計(jì)過(guò)程，最終利用多學(xué)科相互作用產(chǎn)生的協(xié)調(diào)效應(yīng)獲得最優(yōu)解①。本文將多學(xué)科優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用到某車型前副車架的輕量化設(shè)計(jì)中，不僅縮短設(shè)計(jì)周期,節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，而且對(duì)其它零部件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)具有同樣的參考意義。
1、 有限元模型
為了提高應(yīng)力計(jì)算精度，副車架的鈑金結(jié)構(gòu)以及焊縫全部采用殼單元模擬，單元形狀主要為四邊形，三角形單元比例控制在5%以內(nèi)，整個(gè)模型的單元數(shù)量 節(jié)點(diǎn)數(shù)量 ，材料的非線性行為采用試驗(yàn)測(cè)得的應(yīng)力應(yīng)變曲線表示。副車架的幾何數(shù)模和有限元模型如圖所示。
2、 工況定義和性能目標(biāo)的確定
根據(jù)企業(yè)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)度的考察工況為經(jīng)典工況，包括顛簸、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和加速。模態(tài)性能考察副車架的前兩階彎曲模態(tài)。動(dòng)剛度考察項(xiàng)為控制臂及發(fā)動(dòng)機(jī)后懸置的安裝點(diǎn)的平均動(dòng)剛度。性能目標(biāo)為滿足企業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
展開(kāi) 
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仿真不求人: 送給一線設(shè)計(jì)工程師的勞動(dòng)節(jié)禮物
@設(shè)計(jì)工程師：7分鐘完成后副車架快速仿真
研究核心：
當(dāng)路譜數(shù)據(jù)不再“被簡(jiǎn)化”
01
PART
本研究聚焦于兩款填充天然橡膠副車架襯套。研究人員沒(méi)有將其承受的載荷簡(jiǎn)化為幾個(gè)代表性的循環(huán)，而是直接采用了在11種不同典型駕駛工況下（如不同路面、操控動(dòng)作），通過(guò)六分力傳感器在原型車上實(shí)測(cè)得到的多通道（X, Y, Z方向力與力矩）全時(shí)程路譜數(shù)據(jù)。
在CATIA環(huán)境中，設(shè)計(jì)工程師無(wú)需具備仿真經(jīng)驗(yàn)，僅需確保模型數(shù)據(jù)規(guī)范，即可開(kāi)始仿真：</p><ul><li>進(jìn)入模型庫(kù)，選擇“底盤(pán)部門(mén)”—“副車架”類別；</li><li>選中目標(biāo)“后副車架模型”，點(diǎn)擊“下一步”完成導(dǎo)入；</li><li>全程無(wú)需手動(dòng)調(diào)參數(shù)，前置準(zhǔn)備時(shí)間顯著縮短。
除本案例結(jié)構(gòu)外，對(duì)于底盤(pán)控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、副車架等結(jié)構(gòu)件同樣適用。工程師利用 SimSolid 開(kāi)展常規(guī)的強(qiáng)度分析、模態(tài)分析和疲勞分析，加速設(shè)計(jì)迭代，縮短性能目標(biāo)達(dá)成周期。
除本案例結(jié)構(gòu)外，對(duì)于底盤(pán)控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、副車架等結(jié)構(gòu)件同樣適用。工程師利用 SimSolid 開(kāi)展常規(guī)的強(qiáng)度分析、模態(tài)分析和疲勞分析，加速設(shè)計(jì)迭代，縮短性能目標(biāo)達(dá)成周期。
基于ADAMS的汽車懸架靜態(tài)工作載荷提取7個(gè)月前
· 在需要提取載荷的連接點(diǎn)（如控制臂與副車架的連接點(diǎn)、轉(zhuǎn)向拉桿與轉(zhuǎn)向節(jié)的連接點(diǎn)等）創(chuàng)建坐標(biāo)系（Marker）。這個(gè)Marker的朝向應(yīng)根據(jù)你需要輸出的力/力矩方向來(lái)定義（通常建議與整車坐標(biāo)系或部件局部坐標(biāo)系對(duì)齊）。
· 使用ADAMS/Request功能，為每個(gè)需要監(jiān)控的連接點(diǎn)創(chuàng)建力或力矩的輸出請(qǐng)求。
此工作流程可應(yīng)用于多種零部件，包括白車身、副車架、電池包、懸架部件、動(dòng)力總成及閉合件；在分析過(guò)程中采用“全局 - 局部分析”方法，通過(guò)精細(xì)化網(wǎng)格劃分，完成對(duì)局部區(qū)域的詳細(xì)評(píng)估。
模塊輕量化
（Module Lightweighting）
該獎(jiǎng)項(xiàng)表彰減輕車輛模塊、子系統(tǒng)或組件的重量。
例如對(duì)于底盤(pán)控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、穩(wěn)定桿、副車架等關(guān)鍵零部件，設(shè)計(jì)工程師可以利用SimSolid 開(kāi)展常規(guī)的強(qiáng)度分析、模態(tài)分析和疲勞分析；對(duì)于車門(mén)、機(jī)罩、保險(xiǎn)杠等裝配件，快速開(kāi)展剛度及模態(tài)分析，加速設(shè)計(jì)迭代，縮短性能目標(biāo)達(dá)成周期。
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例如對(duì)于底盤(pán)控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、穩(wěn)定桿、副車架等關(guān)鍵零部件，設(shè)計(jì)工程師可以利用SimSolid 開(kāi)展常規(guī)的強(qiáng)度分析、模態(tài)分析和疲勞分析；對(duì)于車門(mén)、機(jī)罩、保險(xiǎn)杠等裝配件，快速開(kāi)展剛度及模態(tài)分析，加速設(shè)計(jì)迭代，縮短性能目標(biāo)達(dá)成周期。
"我們身邊幾乎所有的物品都經(jīng)過(guò)工程化設(shè)計(jì)，"Kocer-Poyraz 表示，"以汽車為例，不僅涉及外觀造型，更包含從副車架結(jié)構(gòu)到零件厚度、曲面形態(tài)、材料選擇及制造工藝的完整體系。每個(gè)工程決策都至關(guān)重要。"
傳統(tǒng)工程流程往往依賴耗時(shí)數(shù)小時(shí)至數(shù)周不等的實(shí)體原型制作，而 PhysicsAI 支持的快速測(cè)試仿真技術(shù)，可在實(shí)物化階段前完成多輪設(shè)計(jì)迭代優(yōu)化。
