扭力梁
關(guān)注創(chuàng)建者：zhanguan3607 創(chuàng)建時間：2018-08-28
扭力梁的視頻教程
hyperworks扭力梁從網(wǎng)格劃分到剪切中心、扭轉(zhuǎn)剛度、模態(tài)頻率和扭轉(zhuǎn)疲勞仿真分析實例視頻教程
本課程詳細(xì)介紹了如何使用hyperworks軟件對扭力梁本體進(jìn)行網(wǎng)格劃分以及剪切中心、扭轉(zhuǎn)剛度、模態(tài)頻率和扭轉(zhuǎn)疲勞的詳細(xì)仿真過程，step by step實例視頻教程，附件包含練習(xí)文件，感興趣可跟做~ twist_beam.zip
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扭力梁的實例教程
摘 要：某工裝車在可靠性道路試驗中，發(fā)現(xiàn)扭力梁多處開裂。本文應(yīng)用HyperWorks進(jìn)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(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到了扭力梁的強度疲勞設(shè)計目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：HyperWorks 扭力梁 強度 優(yōu)化
1 引言
某工裝車在可靠性道路試驗中，發(fā)現(xiàn)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(yán)重影響整車的可靠性、操縱穩(wěn)定性、平順性等性能的充分發(fā)揮，甚至?xí)a(chǎn)生嚴(yán)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(chǎn)品質(zhì)量，滿足汽車研發(fā)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(jìn)行強度分析，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)扭力梁開裂處出現(xiàn)極大的應(yīng)力集中，容易導(dǎo)致疲勞開裂，這與試驗結(jié)果十分吻合。通過對扭力梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和強度分析，達(dá)到了扭力梁的強度疲勞設(shè)計目標(biāo)。
2 扭力梁強度分析
2.1有限元模型
根據(jù)扭力梁的結(jié)構(gòu)特點，對整個扭力梁和焊縫均采用殼單元在HyperMesh中進(jìn)行網(wǎng)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(jié)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(fā)生塑性變形后的應(yīng)變和應(yīng)力的關(guān)系曲線。
2.3 強度分析工況和設(shè)置
懸架系統(tǒng)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(guān)。
展開 尤其是轎車后懸掛裝置中的扭力梁，采用內(nèi)高壓成形技術(shù)制造，不但可以保持原有性能指標(biāo)不變，同時還實現(xiàn)了減重和節(jié)約空間，符合當(dāng)前的汽車設(shè)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(dāng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)強度和扭轉(zhuǎn)剛度的設(shè)計是整個后懸架系統(tǒng)的重中之重，尤其是良好的形狀設(shè)計可以得到合適的應(yīng)力分布，從而避免應(yīng)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(shè)計也是當(dāng)前車身設(shè)計者最為關(guān)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(jié)構(gòu)和封閉截面的管狀結(jié)構(gòu)。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(yù)留有一定寬度的法蘭。此外沖壓板中間夾帶一根實心穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)，其作用就是保持車輛在彎道時的平衡作用，這種方法的優(yōu)點是可以保證扭力梁本身具備足夠的扭轉(zhuǎn)強度和扭轉(zhuǎn)剛度，但缺點是質(zhì)量大。隨后扭力梁形狀由 V 型發(fā)展成 H 型，同時為了確保安全性，在凹槽內(nèi)置一根穩(wěn)定桿，其作用和原理以及典型優(yōu)缺點均與 V型一致。為了實現(xiàn)減重，去除穩(wěn)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(nèi)不再含有一根穩(wěn)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?jīng)_壓焊接都要預(yù)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(xiàn)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(nèi)高壓成形過程及其成形質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素。方法 采用數(shù)值模擬和試驗相結(jié)合的方法，重點研究了預(yù)成形件形狀、內(nèi)壓力通入時機和初始壓力值對扭力梁內(nèi)高壓成形的影響。結(jié)果 預(yù)成形件寬度過大或上模圓角處管坯壁厚過薄，將造成后續(xù)內(nèi)高壓合模過程中出現(xiàn)咬邊或整形階段發(fā)生破裂等缺陷；在內(nèi)高壓成形合模過程中通入適當(dāng)內(nèi)壓，可有效避免扭力梁件出現(xiàn)圓弧過渡面塌陷、上下模圓角過度減薄等缺陷。結(jié)論 當(dāng)預(yù)成形模具V 面下模引導(dǎo)角а 介于60°~70°之間、T 面下模引導(dǎo)角β介于65°~75°之間時，可以取得較理想的預(yù)成形效果；合模過程中即通入32 MPa 內(nèi)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(guān)鍵詞：管狀變截面扭力梁；有限元；預(yù)成形；內(nèi)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(jié)構(gòu)部件，其對于車輛行駛中保持平穩(wěn)以及減震起著十分重要的作用和安全保障。傳統(tǒng)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(wěn)定桿組合而成，而通常這樣的扭力梁零件往往在變形區(qū)和非變形區(qū)之間存在應(yīng)力的高度集中區(qū)域，導(dǎo)致零件疲勞強度大大降低。隨著輕量化技術(shù)越來越多地應(yīng)用于汽車零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，傳統(tǒng)的扭力梁由于本身質(zhì)量較大，越來越難以滿足汽車輕量化的行業(yè)需求。采用管材代替?zhèn)鹘y(tǒng)的板材，將扭力梁設(shè)計為空心變截面的形式，是近年來汽車行業(yè)發(fā)展的趨勢。
展開 汽車后懸扭力梁扭轉(zhuǎn)剛度分析.pptx
基于Abaqus汽車后懸扭力梁扭轉(zhuǎn)剛度分析.pdf
扭力梁的最新內(nèi)容
而對于是否需要對所有路面都進(jìn)行轉(zhuǎn)譜工作的問題，也需要工程師進(jìn)行提前識別，因為常規(guī)耐久試驗所對應(yīng)的每條不同的路面，針對的也是不同的產(chǎn)品，例如垂向主要針對彈簧、減振器、緩沖塊和副車架等、側(cè)向和縱向針對控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)和副車架等、扭曲路針對穩(wěn)定桿和扭力梁等等，對于一個特定零件，那些路面受力較小，產(chǎn)生的損傷是否可以忽略，也是需要進(jìn)一步研究和探索的。
某扭力梁模態(tài)仿真與模態(tài)試驗對標(biāo)研 究[J]. 裝備制造技術(shù), 2021, (06): 60-63.
該懸架中間的扭力梁可以等效為一個大的防傾桿，無需再去額外布置，可節(jié)省一部分成本。扭力梁懸架的側(cè)向支撐性很好，若調(diào)校得當(dāng)，可以獲得優(yōu)異的運動性能，例如雷諾旗下的梅甘娜RS等眾多前驅(qū)小鋼炮。
圖6 : Adams的常規(guī)扭力梁
圖7 : Adams中的力矢量扭力梁
第一項創(chuàng)新是使后懸彈簧的力方向傾斜。在轉(zhuǎn)彎期間，外側(cè)彈簧被壓縮，內(nèi)側(cè)彈簧被拉伸（圖8）。
圖8 : 轉(zhuǎn)彎時的力矢量彈簧力
仿真表明，轉(zhuǎn)彎中外側(cè)的側(cè)向支撐增加，內(nèi)側(cè)的側(cè)向支撐減少，從而抵消了導(dǎo)致過度轉(zhuǎn)向的側(cè)向力。除了優(yōu)化彈簧的傾斜度，福特還重新考慮了彈簧本身的設(shè)計。
在焊接擺臂和扭力梁的子總成時，可以看到在熱影響區(qū)(HAZ)附近頻繁發(fā)生開裂問題。調(diào)查焊接條件及其對疲勞壽命的影響必須在上述子總成結(jié)構(gòu)設(shè)計中實施，從而實現(xiàn)失效的預(yù)防。
扭力梁式懸掛相對于獨立式懸掛來說舒適性要差一些，不過結(jié)構(gòu)簡單可靠，也不占空間，而且維修費用也比獨立懸掛低，所以扭力梁懸掛多用在小型車和緊湊型車的后橋上。
經(jīng)由CAE 確定材料密度分布優(yōu)化方向，得出符合扭力梁主體需求的方案，通過對尺寸加以優(yōu)化，掌握結(jié)構(gòu)、管梁厚度的最佳參數(shù)，可使汽車質(zhì)量顯著降低，這也是輕量化設(shè)計被提出的初衷。
工藝優(yōu)化
要想使輕質(zhì)材料得到廣泛運用，其前提不僅是保證產(chǎn)品可靠且穩(wěn)定，對制造工藝進(jìn)行優(yōu)化也很有必要。
當(dāng)車輛停止并將制動壓力釋放到非常低的水平時，變速器的怠速扭矩將開始以非常低的速度向前移動車輛時容易產(chǎn)生；Moan的頻率范圍在150Hz-500Hz，該噪聲容易出現(xiàn)在扭力梁結(jié)構(gòu)的制動器中，通常與制動部件、軸以及懸掛系統(tǒng)的剛度有關(guān)；Roughness的頻率在幾十赫茲到一百赫茲左右，通常可以在駕駛?cè)藛T踩剎車的時候從制動盤和方向盤感受到，主要是由于制動盤厚薄差（DTV）的變化導(dǎo)致制動力矩（BTV）的波動引起的
馬自達(dá)采用扭力梁式懸架系統(tǒng)替換了上一代多連桿式后懸架系統(tǒng)。
其他方面也有可圈可點之處。電輔助轉(zhuǎn)向的運營聲音較輕，其電制動系統(tǒng)也表現(xiàn)也很有意思，還需要對制動模塊進(jìn)行些許調(diào)整。當(dāng)該平臺與Skyactiv-X火花控制壓燃汽油發(fā)動機搭配后，下一代馬自達(dá)3或?qū)⒊蔀橐豢钊苄蛙囆汀?8.
經(jīng)由CAE 確定材料密度分布優(yōu)化方向，得出符合扭力梁主體需求的方案，通過對尺寸加以優(yōu)化，掌握結(jié)構(gòu)、管梁厚度的最佳參數(shù)，可使汽車質(zhì)量顯著降低，這也是輕量化設(shè)計被提出的初衷。
2.1.2 工藝優(yōu)化
要想使輕質(zhì)材料得到廣泛運用，其前提不僅是保證產(chǎn)品可靠且穩(wěn)定，對制造工藝進(jìn)行優(yōu)化也很有必要。
