扭力
關注創建者：dustin 創建時間：2021-03-15
扭力的視頻教程
hyperworks扭力梁從網格劃分到剪切中心、扭轉剛度、模態頻率和扭轉疲勞仿真分析實例視頻教程
本課程詳細介紹了如何使用hyperworks軟件對扭力梁本體進行網格劃分以及剪切中心、扭轉剛度、模態頻率和扭轉疲勞的詳細仿真過程，step by step實例視頻教程，附件包含練習文件，感興趣可跟做~ twist_beam.zip
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扭力的實例教程
摘 要：某工裝車在可靠性道路試驗中，發現扭力梁多處開裂。本文應用HyperWorks進行扭力梁強度分析，找出了扭力梁開裂的根本原因。通過對扭力梁結構進行優化設計，達到了扭力梁的強度疲勞設計目標。
關鍵詞：HyperWorks 扭力梁 強度 優化
1 引言
某工裝車在可靠性道路試驗中，發現扭力梁下加強板多處開裂，如圖1所示。扭力梁作為后懸架重要的支撐和性能部件，如果不及時整改，將會嚴重影響整車的可靠性、操縱穩定性、平順性等性能的充分發揮，甚至會產生嚴重的安全隱患問題。所以，必須找出引起扭力梁開裂的根本原因，從源頭上解決該問題以提高產品質量，滿足汽車研發中扭力梁可靠性使用要求。
本文通過HyperWorks軟件，建立扭力梁有限元模型進行強度分析，分析結果發現扭力梁開裂處出現極大的應力集中，容易導致疲勞開裂，這與試驗結果十分吻合。通過對扭力梁進行結構優化和強度分析，達到了扭力梁的強度疲勞設計目標。
2 扭力梁強度分析
2.1有限元模型
根據扭力梁的結構特點，對整個扭力梁和焊縫均采用殼單元在HyperMesh中進行網格劃分，實心扭力桿和橡膠襯套采用六面體單元模擬，有限元模型如圖1所示。
2.2 材料屬性
為了提高計算結果的精度，計算中考慮了材料非線性和幾何非線性，所以扭力梁使用的各種材料（如B510L、Q235、DC04等等）不僅給出了它的彈性模量和泊松比，還給出了材料發生塑性變形后的應變和應力的關系曲線。
2.3 強度分析工況和設置
懸架系統承受路面沖擊載荷的大小與車輛行駛速度、路面狀況和載重量等因素有關。
展開 而在這些應用場景中，復合材料部件往往需要承受不同程度的扭矩作用，其抗扭力學性能直接關系到整個結構的安全性與可靠性。因此，開展復合材料扭力測試力學性能研究具有至關重要的現實意義。
復合材料扭力測試力學性能研究涵蓋多個方面的關鍵內容。首先是測試方法的選擇與優化。由于復合材料具有各向異性、層間性能差異大等特性，傳統的金屬材料扭力測試方法并不完全適用。研究人員需要針對復合材料的特點，設計合適的試樣形狀與尺寸，比如考慮采用管狀試樣以減少應力集中，同時確定合理的加載速率和測試環境條件，確保測試結果能夠真實反映復合材料在實際工作狀態下的抗扭性能。
力學性能參數的獲取與分析
通過扭力測試，可以獲取復合材料的剪切強度、剪切模量、扭轉屈服強度等關鍵力學參數。這些參數是評估復合材料抗扭能力的重要依據，也是進行結構設計和強度校核的基礎。在測試過程中，需要精確測量扭矩與扭轉角之間的關系，繪制扭矩 - 扭轉角曲線，進而分析復合材料在不同扭矩作用下的變形規律、破壞模式以及能量吸收特性等。例如，觀察復合材料是發生層間剪切破壞、纖維斷裂還是基體開裂等，從而深入了解其抗扭失效機制。
復合材料扭力性能的因素研究
復合材料的扭力性能受到多種因素的影響，包括纖維種類、纖維含量與取向、基體材料性能、鋪層方式以及界面結合強度等。通過系統地改變這些因素，進行對比性扭力測試，可以明確各因素對復合材料抗扭性能的影響程度和規律。比如，研究發現纖維取向與扭矩方向一致時，復合材料的抗扭強度會顯著提高；而界面結合強度不足則容易導致層間剝離，降低其整體抗扭性能。
復合材料在復雜工況下的扭力性能研究
在實際應用中，復合材料部件可能同時受到扭矩、溫度、濕度等多種因素的耦合作用。
展開 尤其是轎車后懸掛裝置中的扭力梁，采用內高壓成形技術制造，不但可以保持原有性能指標不變，同時還實現了減重和節約空間，符合當前的汽車設計理念中的輕量化要求。
轎車后懸掛裝置中的扭力梁零件，是當前轎車半獨立后懸掛裝置中最重要的一個部件，它在車輛行駛過程中對減緩車輛顛簸、保證轉彎時的安全，起到非常重要的作用，所以扭力梁的耐用性、扭轉強度和扭轉剛度的設計是整個后懸架系統的重中之重，尤其是良好的形狀設計可以得到合適的應力分布，從而避免應力集中，延長使用壽命，所以在車身制造工程中，扭力梁零件的合理設計也是當前車身設計者最為關注的問題之一。
典型扭力梁主要有 2 種形式：即開口狀的 V型或者 U 型結構和封閉截面的管狀結構。前者主要依靠厚度 5~10 mm 的鋼板一次沖壓成形，考慮到裝配焊接往往需要預留有一定寬度的法蘭。此外沖壓板中間夾帶一根實心穩定桿結構，其作用就是保持車輛在彎道時的平衡作用，這種方法的優點是可以保證扭力梁本身具備足夠的扭轉強度和扭轉剛度，但缺點是質量大。隨后扭力梁形狀由 V 型發展成 H 型，同時為了確保安全性，在凹槽內置一根穩定桿，其作用和原理以及典型優缺點均與 V型一致。為了實現減重，去除穩定桿成了首要考慮的問題，從而扭力梁形狀變成半圓弧形，該扭力梁凹槽內不再含有一根穩定桿，而是采用厚度為 10mm 的鍛造槽鋼，增強扭力梁的整體抗彎抗扭強度，該成形方法能相對減輕重量。
封閉截面的沖壓焊接工藝成形的扭力梁雖然在抗彎模量、扭矩方面較開口扭力梁得到大幅度的提高，但是考慮到沖壓焊接都要預留焊接法蘭，同時焊縫處的強度也很難保證；而管狀扭力梁能克服開口狀扭力梁和沖壓焊接件的缺點，同時能很好地實現減重、高壽命的要求。
展開 摘要：目的 研究管狀變截面汽車扭力梁內高壓成形過程及其成形質量的關鍵影響因素。方法 采用數值模擬和試驗相結合的方法，重點研究了預成形件形狀、內壓力通入時機和初始壓力值對扭力梁內高壓成形的影響。結果 預成形件寬度過大或上模圓角處管坯壁厚過薄，將造成后續內高壓合模過程中出現咬邊或整形階段發生破裂等缺陷；在內高壓成形合模過程中通入適當內壓，可有效避免扭力梁件出現圓弧過渡面塌陷、上下模圓角過度減薄等缺陷。結論 當預成形模具V 面下模引導角а 介于60°~70°之間、T 面下模引導角β介于65°~75°之間時，可以取得較理想的預成形效果；合模過程中即通入32 MPa 內壓，此時所得扭力梁實體件外觀無明顯缺陷，成形精度較高。
關鍵詞：管狀變截面扭力梁；有限元；預成形；內高壓成形；合模通壓
扭力梁零件是汽車后懸掛裝置中最重要的結構部件，其對于車輛行駛中保持平穩以及減震起著十分重要的作用和安全保障。傳統扭力梁通常是由4~6 mm 厚單層板沖壓成形的V 型或者U 型板材和實心穩定桿組合而成，而通常這樣的扭力梁零件往往在變形區和非變形區之間存在應力的高度集中區域，導致零件疲勞強度大大降低。隨著輕量化技術越來越多地應用于汽車零部件的結構設計，傳統的扭力梁由于本身質量較大，越來越難以滿足汽車輕量化的行業需求。采用管材代替傳統的板材，將扭力梁設計為空心變截面的形式，是近年來汽車行業發展的趨勢。
展開 定義接觸屬性
只創建接觸屬性，不定義任何參數，代表了創建光滑的硬接觸，接觸面選擇為扭力臂和銷釘的連接處，其中一個設置為tie。
由于扭力臂和銷釘有間隙，因此需要進行接觸穩定控制
創建完成后接觸界面如下
創建固定邊界條件
控制RP2自由度
創建負載如下
創建優化任務
創建最小應變能響應
創建體積響應
創建約束條件
提交計算，查看結果
扭力的最新內容
旋轉測試系統：精準捕捉旋轉扭力，杜絕不同心誤差
針對汽車旋鈕、旋轉開關等產品，旋轉測試系統采用伺服電機直驅 + 自動調心浮動臺設計：
上端伺服電機固定樣品本體，確保驅動穩定無偏差；
下端浮動臺自動校正同心度，避免測試過程中因偏心導致數據失真；
搭載定制高低溫扭力傳感器，可在 - 45℃~90℃環境下穩定工作，精準采集旋轉扭力數據，真實還原車載旋轉部件的受力狀態。
在過去，測試一臺翻蓋手機的轉軸，可能只需要一個簡單的扭力計。但柔性屏的測試維度完全顛覆了傳統。
現在的測試面臨著三大“變態”級挑戰：
微米級的精度，馬拉松式的耐力：屏幕彎折半徑往往只有1-3mm（R1-R3），這要求測試設備的運動控制精度必須達到微米級。同時，40萬次甚至100萬次的連續彎折，對設備的機械耐用性和溫升控制是巨大考驗。
圓弧齒優勢：
? 高精度： 由于多齒嚙合，傳動誤差極小，能實現高精度的傳動要求
? 高扭矩： 能夠提供更高的扭力，適應高負荷工況
? 靜音高效： 傳動效率高，且運行噪音小
? 適用場景： 廣泛應用于數控機床、自動包裝機、拉力試驗機等小型、精密機械
梯形齒定位：
? 基礎傳動： 主要適用于低精度、低速傳動的機械
? 適用場景： 常見于農業機械、礦山機械等重型設備，對于這些設備來說
進口減速機在安裝階段需兼顧中外標準差異，涵蓋尺寸公差、螺紋與法蘭連接、潤滑脂等級、密封ESD/IP等級、扭矩與扭力限制、試驗與驗收程序等。通過對比國家/地區標準，制定本地化裝配規范、檢驗點和接頭緊固矩、確保兼容性與長期可靠性。
在安裝進口減速機時，中外標準存在差異，需要采取有效措施進行協調適配，以確保減速機的正常運行。
03
操作
將組裝好的夾具側向放置，螺紋面朝上，用扭力扳手分三次把螺栓擰緊到3 N·m。夾具和試件安裝完成。
0
4
開始試驗
將組裝好的夾具和試件放置于試驗機的兩個對中良好的固定平臺和球形底座平臺間，用導線將應變片與數據采集設備連接。
轉軸扭力試驗機 WH-1705-4A則采用四工位獨立控制設計，通過伺服馬達驅動實現高精度扭力扭轉測試，扭力解析度達 1/100000，傳感器精度 ±0.3%，可實時繪制扭力 - 角度曲線與壽命衰減曲線，自動判定測試結果 OK/NG。該設備可模擬正反轉、分段運行等復雜動作，適配筆記本、手機轉軸及旋轉開關的扭力測試需求，為折疊產品的開合順暢度與耐用性提供數據保障。
主要特點:
? 支持空間向量調制 (SVM)
? 支持正弦波和方波解決方案
? 內置時鐘發生器
? 內置誤差放大器，用于扭力閉環控制
? 占空比直接控制
? 方波 120°正弦波 180°導通
? PLL 角度檢測（霍爾傳感器）
產品型號：
手機轉軸扭力試驗機WH-1207-HAD-北京沃華慧通測控技術有限公司
測試對象：適用于各種折疊屏手機轉軸性能和壽命測試
彎折試驗機還可用于測試不同鉸鏈結構的疲勞壽命。通過設定高頻率、長時間的折疊循環測試，監測鉸鏈在反復開合過程中的磨損、變形情況，為鉸鏈材料選擇、結構改進提供數據依據，確保鉸鏈在長期使用中保持穩定性能，支撐屏幕順暢開合 。
復合材料扭力測試力學性能研究10個月前
而在這些應用場景中，復合材料部件往往需要承受不同程度的扭矩作用，其抗扭力學性能直接關系到整個結構的安全性與可靠性。因此，開展復合材料扭力測試力學性能研究具有至關重要的現實意義。
復合材料扭力測試力學性能研究涵蓋多個方面的關鍵內容。首先是測試方法的選擇與優化。由于復合材料具有各向異性、層間性能差異大等特性，傳統的金屬材料扭力測試方法并不完全適用。
全自動扭力試驗機WH-1301-T
交互安全性測試中，力控設備可模擬側向力、突然軸向壓力等非預期操作，測試防誤觸能力。
這些測試設備從多維度全面驗證多模式旋鈕的復合操作可靠性，為企業優化產品設計、提升品質提供有力支持，助力產品在市場中更具競爭力。
全自動荷重試驗機WH-1207-XY
多模式旋鈕的復合操作可靠性，是產品用戶體驗與安全性能的核心保障。
