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汽車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析是保證汽車安全性、可靠性、耐久性的重要指標(biāo)，因此汽車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析也是CAE技術(shù)在汽車工程中應(yīng)用最廣泛的方面之一。通過強(qiáng)度分析可以得到結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移分布情況，通過這些分布情況可以判斷結(jié)構(gòu)在工作載荷作用下是否安全、可靠，結(jié)構(gòu)的哪些部位會產(chǎn)生應(yīng)力集中，哪些部位強(qiáng)度不夠，以便對結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。本研究將從CAE仿真應(yīng)用角度結(jié)合理論分析和工程實(shí)踐，給出解決扭力梁安裝支座強(qiáng)度失效問題的方案。
在非獨(dú)立后懸架系列中，目前沒有發(fā)現(xiàn)比扭力梁式后懸架性能更優(yōu)秀的懸架。雪鐵龍、大眾和日本的不少轎車的后懸架采用這種結(jié)構(gòu)，東風(fēng)汽車股份有限公司開發(fā)的某車型中也是采用此結(jié)構(gòu)。該車型在整車耐久性試驗(yàn)過程中，扭力梁安裝支座處的車身出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，針對此問題，設(shè)計(jì)師新設(shè)計(jì)了三種結(jié)構(gòu)的扭力梁安裝支座，希望通過有限元分析，選取最優(yōu)方案，并能解決問題。以扭力梁安裝支座為分析對象時(shí)，為反映扭力梁安裝支座與車身連接具有一定的柔性，避免應(yīng)力集中，同時(shí)考察扭力梁安裝支座附近的車身在極限工況下是否會出現(xiàn)強(qiáng)度失效問題，需將扭力梁安裝支座和其附近的車身作為一整體來分析。扭力梁安裝支座和其附近車身三維CAD模型，采用HYPERMESH軟件建立有限元模型，方案1(沖壓件)、方案2(沖壓件)和車身采用殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，方案3(鑄件)采用體單元劃分網(wǎng)格，零件之間使用RBE2連接，有限元模型如圖所示。
車身縱梁材料為H260YD+ZF，縱梁第四舷外支架材料為DC54D+ZF，后輪罩材料為DC03，扭力梁安裝支座方案1、方案2及方案3材料分別為SAPH440和QT400-15-2。
懸架系統(tǒng)承受路面沖擊載荷的大小與車輛行駛加速度、路面狀況和載重量等因素有關(guān)。本研究主要分析三種極限工況下扭力梁安裝支座及其附近車身的強(qiáng)度。計(jì)算工況的確定：主要考察扭力梁安裝支座及其附近車身在汽車上跳3g、轉(zhuǎn)向1g和加速0.59時(shí)能否承受的工作載荷，相關(guān)的量值己通過多體動力學(xué)軟件計(jì)算得出，結(jié)果如表所示。從表可以得出，上跳3g和加速0.5g時(shí)，扭力梁左右安裝點(diǎn)的載荷大小相等，所以只需從扭力梁左右安裝支座中選取一個(gè)進(jìn)行校核即可，選取扭力梁右安裝支座，但在轉(zhuǎn)向1g時(shí)，扭力梁左右安裝點(diǎn)的載荷不一樣，所以扭力梁左右安裝支座都需校核。將其反作用力作為輸入，施加到扭力梁安裝點(diǎn)處，車身前后兩端完全約束。
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