某轿车副车架轻量化设计与疲劳寿命分析

• 作 者: 李锦
• 机 构: 南京工业大学
• 出 处: 南京工业大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 轿车副车架 轻量化设计 疲劳寿命 多体动力学 有限元分析

副车架是轿车底盘部件中非常重要的承载件，使用频繁，故障率高，其结构性能的好坏直接影响到整车设计的好坏。节能环保是现代汽车工业重要的主题，也是关系社会可持续发展的重大问题，大量试验表明，汽车重量与汽车燃油消耗量有直接关系，汽车自身重量每减少10％，燃油消耗量可降低6％～8％。据相关统计，疲劳破坏是机械零件和结构的常见失效形式，已成为业界广泛关注和研究的热点。正是在这样的背景下，本文以某轿车后副车架为研究对象进行了相关研究。　　首先采用HyperMesh软件建立副车架的有限元模型，在保证其主要力学特征的基础上，对模型进行了必要的简化，并利用ANSYS软件对副车架进行模态分析，可以得到副车架的前十二阶固有模态频率，通过固有模态频率从整体上考察副车架的动态性能。　　其次利用ADAMS/Car软件建立该车型后悬架多体动力学模型，在三种典型工况下对其进行静载分析，并利用ANSYS软件对副车架结构进行强度计算。　　然后基于灵敏度分析的方法，选择可用于轻量化的零件，以副车架质量最小为目标函数，在保证副车架强度和低阶模态频率不降低的条件下，优化副车架零件厚度，并对优化后副车架的结构强度和模态频率进行了验证。　　最后建立整车多体动力学模型，使整车匀速地在B级路面上进行仿真，获得副车架疲劳寿命分析的动态载荷时间历程，结合副车架材料S-N曲线和多体动力学仿真获取的动态载荷时间历程对副车架进行疲劳寿命分析，分析表明优化后的副车架满足使用要求，实现了轻量化目标。