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根據(jù)輪轂的受力工況來(lái)看，車(chē)輪在彎曲載荷的作用下造成的失效要比徑向載荷造成的破壞大，所以本次分析主要是根據(jù)彎曲疲勞試驗(yàn)中輪轂的受力情況，對(duì)汽車(chē)輪轂進(jìn)行有限元分析。

電池包是新能源汽車(chē)的關(guān)鍵零部件，其耐久性影響著新能源汽車(chē)整體的可靠性，按照國(guó)標(biāo)GB/T31467.3-7.1振中的要求，電池包需要在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行三個(gè)方向上疲勞耐久，測(cè)試從Z軸開(kāi)始，然后是Y軸，最后是X軸。每個(gè)方向的測(cè)試時(shí)間是21個(gè)小時(shí)。本文基于某車(chē)型動(dòng)力電池包，使用Hypermesh-Optistruct-Ncode聯(lián)合仿真分析手段，進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析。

根據(jù)GB 38031—2020《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求》中 8.2.1要求，對(duì)電池包三個(gè)方向分別加載定頻激勵(lì)，首先，利用optistruct/nastran進(jìn)行頻率響應(yīng)，計(jì)算20Hz幅值為1g加速度激勵(lì)下電池包應(yīng)力響應(yīng)；根據(jù)得到的應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果，通過(guò)ncode計(jì)算電池包疲勞性能。

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基于Hyperworks和nCode的隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析 教程step by step一、Optistruct 頻響分析二、nCode 振動(dòng)疲勞分析

在hypermesh中建立有限元模型，然后選擇optistruct模塊進(jìn)行受力分析和求解，結(jié)果如圖17~24所示。汽車(chē)輪轂概念設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。由圖可知，輪轂的受力主要集中在輪輻與輪輞的交接處，優(yōu)化后的模型比原模型的最大應(yīng)力有所增大，但仍然在材料強(qiáng)度范圍內(nèi)。

本教程包含了結(jié)構(gòu)分析的相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)，從網(wǎng)格劃分開(kāi)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(wǎng)格劃分)、HyperWorks(網(wǎng)格劃分、NASTRAN、ABQUS)、ABAQUS、nCode相關(guān)CAE分析軟件。其中針對(duì)汽車(chē)CAE結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)中的分析要求進(jìn)行了匯總整理，隨著時(shí)間推移其中一些分析方法有可能已更新，但還是有參考價(jià)值。

本文對(duì)包含工況較多的模型運(yùn)用tcl/tk語(yǔ)言開(kāi)展基于Hyperworks二次開(kāi)發(fā)的液壓支架等強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)關(guān)鍵板件開(kāi)展以應(yīng)力強(qiáng)度比最小為優(yōu)化目標(biāo)的獨(dú)立尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，求解出各自最佳的尺寸方案，之后對(duì)另一種模型高度進(jìn)行驗(yàn)算，最后應(yīng)用Hyperworks和nCode DesignLife聯(lián)合的方式對(duì)2種模型高度的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，優(yōu)化過(guò)程如圖1所示。

Moldex3D 接口友善及 icon 清楚有條理的特質(zhì)，使得身為此套軟件初學(xué)者也能輕松上手科盛與臺(tái)灣裕隆最早的源起可追溯到十多年前，現(xiàn)任裕隆日產(chǎn)副總李俊忠即與國(guó)立清華大學(xué) CAE 研究室合作，期間陸續(xù)進(jìn)行多項(xiàng)模流分析之案例委托，產(chǎn)品含括車(chē)燈、儀表板及保險(xiǎn)桿等汽車(chē)零件。當(dāng)時(shí)的臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)快速起飛，汽車(chē)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 40 萬(wàn)臺(tái)，裕隆汽車(chē)已開(kāi)始汽車(chē)制造，并積極培育本土汽車(chē)設(shè)計(jì)人才。

圖6 蝸輪齒根應(yīng)力Fig.6 Tooth root stress of worm gear3.2 疲勞強(qiáng)度校核汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的尼龍蝸輪主要是齒根會(huì)產(chǎn)生彎曲疲勞失效問(wèn)題，所以，對(duì)尼龍蝸輪進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度校核具有重要意義。

技術(shù)要點(diǎn)：載荷譜需基于目標(biāo)車(chē)型的道路采集數(shù)據(jù)（如通過(guò)應(yīng)變片實(shí)測(cè)擺臂在比利時(shí)路的應(yīng)力歷程），并考慮表面處理（如鍍鋅層）對(duì)疲勞極限的影響。 車(chē)輪疲勞測(cè)試：徑向疲勞：在旋轉(zhuǎn)鼓上施加徑向載荷，模擬車(chē)輛承重下的循環(huán)變形，測(cè)試輪輞裂紋擴(kuò)展。彎曲疲勞：通過(guò)偏心加載模擬轉(zhuǎn)彎時(shí)的彎矩，檢測(cè)輪輻與輪輞連接處的疲勞壽命（如 ISO 10328 標(biāo)準(zhǔn)要求循環(huán)至 10^7 次無(wú)失效）。

后邊兩個(gè)系統(tǒng)是在頻域內(nèi)進(jìn)行應(yīng)力-疲勞分析，分別是nCode SN VibrationPSD 和 nCode SN VibrationSweptSine。 最后兩個(gè)系統(tǒng)使用焊縫分析引擎來(lái)分析焊縫。第一個(gè)是nCode WeldShellSeam，用于解決基于殼體的焊接模型。第二個(gè)是nCode WeldSolidSeam，用于求解基于固體元素的焊接模型。

1 引言 隨著生活品質(zhì)的不斷提升，人們對(duì)汽車(chē)綜合性能的要求也日益增長(zhǎng)。其中，減輕振動(dòng)強(qiáng)度和降低噪聲是提高乘車(chē)舒適性的重要內(nèi)容之一。模態(tài)分析與試驗(yàn)是其中關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)模態(tài)試驗(yàn)分析，得到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，可為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門(mén)進(jìn)行結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動(dòng)特性分析、結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)和修改提供準(zhǔn)確的參數(shù)依據(jù)和方向。

圖5-3 旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限與極限強(qiáng)度之關(guān)系1.3.1 無(wú)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)力-壽命曲線估計(jì)在缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，準(zhǔn)確估計(jì)應(yīng)力-壽命曲線是疲勞分析中的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。應(yīng)力-壽命曲線(曲線)是描述材料在特定應(yīng)力幅值下的疲勞壽命關(guān)系的圖形工具。通常，曲線通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，但在實(shí)際工程中，由于時(shí)間、成本或?qū)嶒?yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可能不充分或不可得。