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iSolver案例分享：汽車前副車架模態分析案例0.

表3.3 副車架各部件的厚度 至此，Hypermesh中對副車架的預處理完畢，接下來要創建Hypermesh與ABAQUS的接口，即使Hypermesh的分析數據導入ABAQUS繼續分析處理。Hypermesh中導出文件選用Solver Deck輸出.inp文件。

三、性能分析 副車架的性能分析包括強度分析、模態分析、動剛度分析、疲勞分析等。3.1 強度分析 強度分析采用慣性釋放法，考察工況根據公司內部規范進行，一般包括常規工況和極限工況。首先進行初始性能分析，然后根據受力狀態和分析結果進行篩選用于多學科優化分析中的分析工況（當然不進行工況篩選包絡，用全部工況用于多學科優化亦可以）。

圖1 半掛車車架組成(初始方案)示意圖1.2 計算工況公鐵兩用半掛車公路運輸時，汽車行駛的典型工況是在高速道路、強扭轉道路、一般道路和彎曲道路上的彎曲、扭轉、緊急制動和急轉彎等4種工況。對于車架有限元靜態分析來說，通常情況下靜強度只分析彎曲、扭轉2種工況[1]。另外，車架應具有足夠的抗彎剛度，通過車架的撓跨比考核。

2.2 結構強度分析 將上述多體動力學分析獲得的最大載荷加載到絲杠和車架上，在HyperMesh中建立結構強度分析模型，通過OptiStruct求解計算，得到絲杠及與其連接的車架位置應力水平超過1000MPa，具體如下圖3、圖4所示，其發生破壞的可能性極大。

較初始方案，優化后的車架剛度最大提升7.11%,見表3;強度最大提升56.97%,見表4。

在CATIA環境中，設計工程師無需具備仿真經驗，僅需確保模型數據規范，即可開始仿真：</p><ul><li>進入模型庫，選擇“底盤部門”—“副車架”類別；</li><li>選中目標“后副車架模型”，點擊“下一步”完成導入；</li><li>全程無需手動調參數，前置準備時間顯著縮短。

懸架立柱選用的材料為TC4鈦合金，其屈服極限為1 029 MPa，經過結構優化后的等效應力值小于材料的屈服強度，保證了懸架立柱的使用安全性。對懸架立柱的兩種結構優化方案進行了靜力學強度分析校核，安全系數n用如下公式進行表示圖5 方案一優化結果及其CAE分析 圖6 方案一和方案二優化結果分析 式中：σs為材料屈服強度，σmax為最大應力值，ns為安全系數。

制動系利用與車身或車架相連的非旋轉原件和車輪或傳動軸相連的旋轉元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉動或轉動的趨勢，并將運動的車輪的動能轉化為摩擦副的熱能耗散到大氣中。因此制動系的工作過程中的磨損，已經熱固耦合分析，以及由于剎車盤與剎車片之間的摩擦引起的尖嘯聲，都是分析的重點。（1）轉向管柱強度分析汽車轉向管柱作為駕駛員操控汽車的重要部件，其安全性和可靠性顯得尤為重要。

基于CATIA靜力學分析模塊分別使用兩種方法計算某副車架U型開檔方案優化前后的消隙力，并和實物試驗對比。結果表明兩種仿真方法計算的消隙力符合實際規律，均可用于方案優化和最終選型。關鍵詞：消隙力;CATIA軟件;有限元;CAE設計;0 引言通過螺栓螺母緊固，中間夾持套管的U型開檔支架結構在機械上應用較多，如汽車底盤副車架上的擺臂安裝支架多為此類結構[1]。

圖二 原始設計的CAD模型(左)及模流分析結果(右) 圖三 原始設計的澆口壓力(左)與產品中央區域的積熱(右)模擬結果 TomTom共考慮了產品積熱、結構強度和壓力降三項因素，共進行了六種設計變更，詳細內容如表一所示。 表二為原始設計及上述六種設變的壓力降和翹曲模擬結果比較。

馬芳武等針對汽車某車型后副車架，通過多目標優化方法，并將副車架縱梁材質由低碳鋼S550MC變更為鋁合金6061，使副車架總成的質量由16.6 kg降低至14.19 kg，減重2.41 kg，減重比例為14.5%。

前下擺臂與副車架通過襯套進行連接，一定程度衰減路面傳遞的沖擊載荷。在汽車行駛狀態下，它承受著多變的沖擊載荷，因此要求其具有很高的強度。因此，本案例基于PERA SIM Mechanical，采用慣性釋放，對下擺臂進行強度分析。

圖2　貨叉有限元模型（2）約束與載荷　根據貨叉的實際受力情況，在貨叉架的滾輪位置施加前后和左右方向的移動約束；在貨叉架鏈條位置施加上下方向的約束；釋放貨叉與連接軸的轉動自由度；在貨叉與貨叉架接觸位置添加接觸副。本文采用靜力學分析的方法計算貨叉的強度，但是實際的貨叉受力過程是一個動態過程，因而需要在施加載荷的時候添加一個適當的安全系數。這個安全系數一般取1.4。

[9] 孫志遠,陳永忠,彭浩,等.汽車前副車架輕量化設計[J].汽車零部件,2020(5):1-7.[10] KIANI M, GANDIKOTA I, RAIS-ROHANI M, et al. Design of lightweight magnesium car body structure under crash and vibration constraints[J].

3 CAE分析 后輪的振動激勵是通過后懸架和后副車架接附點傳遞到車身；排氣吊鉤3是焊接在后副車架上的，后副車架是柔接在車身上，排氣吊鉤3的振動激勵是通過后副車架接附點傳遞到車身；225Hz左右輪胎聲腔模態的振動也是通過后懸傳遞到車身上的，路噪問題都集中在后懸各傳遞路徑上。利用CAE分析，對問題路徑的車身結構做進一步排查，確認車身是否存在導致路噪大的結構問題。

如圖所示： 二、雙叉臂前懸與五連桿后懸的公差分析建模思路： 雙叉臂前懸主要建立如下的運動副，包括2個驅動副，一個是輪跳的，另一個是轉向驅動。 五連桿后懸懸架由于有5個連桿，所以與車架轉向節共有10個球副，減震器等可以建立滑塊副、球副等。輪跳驅動建立在轉向節上。