副車架結構強度分析
關注創建者：林中白羊 創建時間：2018-09-15
副車架結構強度分析的視頻教程
Hyperworks底盤副車架從網格劃分到靜剛度、靜強度、模態頻率及振型及安裝點動剛度仿真分析實例視頻教程
本課程主要包含一下幾點內容： 1、底盤副車架本體的網格劃分，包括焊縫建模； 2、副車架支架安裝點靜剛度仿真分析，包括局部坐標系建模、約束、加載及后處理讀取； 3、副車架本體靜強度仿真分析，即在loadcase載荷工況下，利用慣性釋放法來仿真計算副車架本體的強度應力； 4、副車架本體模態頻率及振型的仿真分析； 5、副車架各安裝點動剛度的仿真分析，方法為IPI原點法，分析類型為頻響分析，包含各卡片的設置以及
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副車架結構強度分析的實例教程
轉彎工況下前擺臂和副車架的最大應力分別為72.61MPa和181.4MPa；沖擊工況下前擺臂和副車架的最大應力分別為53.36MPa和112.5MPa；制動工況下前擺臂和副車架的最大應力分別為139.4MPa和341.2MPa。前擺臂和副車架結構中所用材料的強度特性如表7所示。
表7各材料強度特性
材料牌號
屈服強度/MPa
抗拉強度/MPa
HAPS400
255
400
HAPS440
305
440
前擺臂和副車架下板采用HAPS400，副車架上板材料為HAPS440。前擺臂結構設計滿足此三種工況下的強度要求，而副車架結構只有轉向和沖擊工況滿足強度要求，即應力水平小于材料的屈服極限。副車架在制動工況下的最大應力超過了材料的屈服強度極限。而從應力分布云圖上看，各個工況下橡膠襯套安裝支架、車身連接支架周圍及孔周圍的應力水平相對較高，且異常應力集中位置多出現在孔周圍。在有限元分析計算中，結構中焊縫或剛性連接處易出現應力集中現象，對于結構分析，可不考慮由于焊縫或剛性連接所引起的異常應力集中[9]。
4 副車架的優化與驗證
4.1 副車架結構優化
通過上述對副車架結構的有限元分析，己反映出副車架原結構設計中存在的不足。因此，可綜合副車架結構強度分析結果，對分析所得的危險部位從結構角度進行優化。在結構的強度分析中，副車架在制動工況下其最大應力值超過了材料的屈服極限，其最大應力發生在副車架上板的左右，故以副車架上板為副車架結構優化和改進的主要目標。所用優化方式主要為在應力集中處加一塊加強板，以實現提高強度作用。基于上述思想，結構經優化后的副車架有限元模型如圖11所示。
圖11 優化后副車架有限元模型
4.2 優化后結構強度分析
優化后提交計算后的結果如圖12所示。
展開 4.分析結果與結論：
副車架擺臂固定支架應力分布如圖3至圖5所示：
圖3：顛簸工況應力云圖
圖4：制動工況應力云圖
圖5：轉彎工況應力云圖
原設計方案中，副車架擺臂固定支架的材料選擇SAPH370,該材料的屈服強度為261.7MPa。由應力結果可知在顛簸工況下，副車架擺臂固定支架的應力超過261.7MPa，存在破壞風險，故建議選用強度更高的SAPH370440。
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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，同時也是汽車底盤中重要零件之一，該結構常見于采用承載式車身的車型中。副車架的作用是阻礙振動和噪聲的傳播，減少其進入車廂，因此在主要出現在豪華的轎車和越野車上，有些汽車還在引擎裝上副架。傳統的承載式車身沒有副車架，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構都為散件，易與路面、發動機激勵產生共振。在副車架誕生以后，可以將前后懸掛裝在副車架上，構成一個車架總成，然后再統一安裝到車身上。本文通過對副車架與前車架的連接的優化，以及對局部結構的優化來降低可能發生共振的概率。
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化。在進行有限元網格劃分工作前，需要對副車架結構幾何模型進行幾何清理工作，修正模型導入時出現的錯誤孔、面、線和因軟件之間兼容性產生的錯誤。由于有限元結構時對實際模型的近似處理，因此在有限元模型建立時，可以在不影響模型整體力學特性上進行適當的幾何簡化，刪除對結構無影響或者影響細微的結構，以減少有限元模型建立的工作量。
2）網格劃分。網格單元類型的正確選取不僅直接影響有限元分析計算的準確度，而且還會影響有限元分析計算的時間，在建立模型過程中，通常以四邊形單元為主、三角單元為輔相的方式來進行網格劃分．
3）網格質量的檢驗。根據副車架的結構特性，長度、寬度遠遠大于厚度，故采用殼單元來進行網格劃分，經過對副車架網格的多次劃分和網格質量的對比，最終以8mm的四邊形單元來進行網格劃分。對于過渡曲面和可能發生局部應力集中的細節采用三角單元進行劃分，充分發揮三角單元的特點，使網格質量得到更好的優化。
展開 自卸車副車架結構模態分析
1. 問題描述
在車輛設計中，副車架作為車身主要重量的承載體，在工程應用中承受復雜的載荷，如承載卸料是舉升作用產生的集中力與滿載時傳遞全部受力到主車架，是決定整車壽命的的關鍵結構部件。車架工作時產生的振動，會加速某些零部件的損壞，進而影響到整體車況。因此副車架的模態分析、模態參數識別，對整車動力性能分析、降低整車振動、減少部件的疲勞失效有著重要的作用。
車架模型，由副車架及安裝在副車架上的舉升裝置裝配而成，使用steel材料。重點考察車架系統模態參數，得到車架自用模態參數（前10階）及該車架在工作狀態下的模態參數（前4階）。
2. 技術參數
2.1 副車架材料:
材料選擇為：鋼stee，選擇軟件默認材料。
2.2 三維模型如下圖所示
1.1 問題分析
副車架是由這些零部件按照一定的裝配關系裝配在一起的裝配體，主要是采用焊接形式連接在一起。
這里計算自由模態下的激勵頻率及約束模態下（將副車架底部兩根縱梁底面設置為固定約束）的激勵頻率。
2.
展開 副車架是影響汽車舒適性的重要因素之一。為了使副車架不與發動機產生共振，其
一階模態頻率必須高于發動機引起的2 諧次激勵頻率。本文以某轎車副車架為研究對象，
運用HyperWorks 分析并優化一階模態使其滿足目標值，降低產生振動噪聲的風險。
陳華_基于Hyperworks的某轎車副車架模態分析及優化_陳華.pdf
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煙道結構
煙道壁厚5mm，圖1為煙道結構及其支座示意圖、除塵器支座設置示意圖。
圖1 袋除塵煙道結構及其支座、除塵器支座設置示意圖
建立模型
由于進氣煙道與殼體之間沒有膨脹節，因此需要考慮殼體的熱膨脹對煙道的影響，殼體已經過計算滿足要求，本模型無需建立加強筋等部件，如圖2所示。出氣煙道與除塵器之間設置有膨脹節，故單獨建立出氣煙道模型
一、案例背景
轉輪高速旋轉會產生離心力，不僅影響轉輪自身的結構強度，還關系到整機穩定性。因此設計時會用計算機軟件對轉輪進行靜力學分析，確保其強度達標，同時還要進行模態分析，算出固有頻率，避免發生共振。
本案例需要的輸入文件和參數信息如下表：
圖1 幾何模型
二、導入幾何
a. 啟動AIFEM 2024R1；
b. 在窗口左側點擊+新建方案，自定義文件的保存路徑
1、引言
iSolver為一個完全自主的面向工程應用的通用結構有限元軟件，對標Nastran、Ansys、Abaqus設計和實現，具備結構有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎算法和組件，精度與Abaqus精度一致。本文以鋼結構支架為例，在iSolver軟件中建立鋼結構支架模型，分析壓力載荷對支架影響，演示了iSolver建模與仿真分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。
一、案例背景
水輪機是水電站發電用的設備，活動導葉是水輪機的一個部件，可以預先調節水的流量和角度。因此活動導葉會承受較大水壓，發生微小變形，設計時需要對其進行靜強度分析。
本案例需要的輸入文件和參數信息如下表：
圖1 幾何模型
二、導入幾何
a. 啟動AIFEM 2024R1；
b. 在窗口左側點擊+新建方案，自定義文件的保存路徑，并填寫文件名
iSolver案例分享：汽車前副車架模態分析案例
0. 引言
iSolver為一個完全自主的通用結構有限元軟件，對標國際主流結構CAE商業軟件Abaqus、Ansys、Nastran，支持結構分析的常用功能，線性及材料非線性的精度和Abaqus沒有誤差，效率和Abaqus相當，iSolver自帶友好的三維可視化前后處理界面，也可作為一個輕量化插件集成到Abaqus/FEMAP
2.3 優化改進措施
為使縱向力平滑傳遞到其他部件，根據原因分析所述的1～2點，因結構功能限制，通過調整板厚，適當減小安裝座開口尺寸等方法減小該處應力。
根據原因分析所述的3～4點，在前端梁與牽引橫梁間增加2個載荷傳遞較為理想的工字型梁，如圖4(b)所示，計算結果表明，強度滿足鐵路運行工況要求，但該處空間狹小，焊縫較多，考慮到工藝操作性，將牽引縱梁(冷彎槽鋼)如圖4(a)所示，優化為組焊的大截面槽鋼梁如圖
摘 要：采用Nx Nastran軟件對公鐵兩用半掛車車架的初始方案進行有限元計算，并對超過許用應力的區域(結構)進行了原因分析，提出相應的優化改進措施，最終優化后的方案強度滿足相關標準要求，文章最后對公鐵兩用半掛車車架設計提出相應建議，為同類型的車架設計提供了參考。
關鍵詞：公鐵兩用半掛車車架;有限元分析;強度;優化;
公鐵兩用貨車是公路掛車加裝鐵路專用鉸接式走行單元，通過取消鐵路平車車體
本教程包含了結構分析的相關知識要點，從網格劃分開始，到線性分析、非線性分析、疲勞分析等。前處理使用了ANSA(僅網格劃分)、HyperWorks(網格劃分、NASTRAN、ABQUS)、ABAQUS、nCode相關CAE分析軟件。其中針對汽車CAE結構開發中的分析要求進行了匯總整理，隨著時間推移其中一些分析方法有可能已更新，但還是有參考價值。雖然使用HyperWorks中的ABAQUS能夠解決汽車結構分析的很多問題
1、概述
本文以公司某產品行走機構為研究對象，該機構主要包括機架、鋼輪總成、驅動油缸、搖臂、絲杠。通過MotionView建立該產品行走機構的多體動力學模型，通過多體動力學仿真分析，獲得了關鍵部件的工作載荷歷程，確定了部件的最大載荷。通過在HyperMesh中建立關鍵部件的有限元模型，加載MotionView輸出的載荷信息，通過OptiStruct計算分析，找到了結構的主要受力位置
01
應用背景
