基于UG的汽车钢板弹簧前支架

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基于UG的汽车钢板弹簧前支架有限元仿真基于UG的汽车钢板弹簧前支架有限元仿真
Finite element simulation of a front bracket of leaf spring based on UG
陈本军，王东方，苏小平
CHEN Ben-jun， WANG Dong- fang， SU Xiao-ping
（南京工业大学 机械与动力工程学院，南京 210009）
摘 要：本文运用软件UG NX5.0建立某汽车钢板弹簧前支架的三维模型，并利用UG高级仿真功能对
该支架进行了结构受力分析，得到了该构件的应力、应变及位移分布云图，在此线性静力分析
基础上进-步对该构件进行疲劳分析，为零件的合理设计提供了有价值的参考。
关键词：UG 弹簧支架；有限元仿真；疲劳分析
中图分类号：TG386;TG115 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2009)06-0093-03
0 引言
汽车钢板弹簧前支架是汽车行驶系统中的-个
重要构件[1]
，它的功用是将汽车在行驶过程中路面
作用于车轮上的力传递到车架上， 以保障车辆的正
常行驶。设计不合理的支架易于磨损断裂，对汽车
安全行驶构成了极大隐患[2]
。随着有限元技术的发
展，在产品的设计研发阶段引入有限元分析技术，
对于改进产品的性能是-个行之有效的方法。本文
通过UG NX 5.0对某农用汽车钢板弹簧前支架进行
了有限元结构分析， 并对它的疲劳性能作了初步研
究，为该产品的研发提供了指导意义。
1 理论依据
本文主要采用UG NX5.0对该支架进行有限元
分析计算，除求解器采用MSC.Nastran外，其余步
骤均在UG中完成。流程为：1）建立模型；2）划分
网格；3）施加载荷以及约束；4）求解 ；5）结果后
处理。该分析方法的理论依据是有限元法。有限元
法的基本思想是将结构离散化， 用有限个单元来表
示复杂的工程结构， 单元之间通过有限元节点相互
连接， 根据有限元基本理论建立有限元总体平衡方
程，然后求解[3]
。应变计算公式为：
e[B]de
式中： e为单元内任-点应变列阵； [B]为单元应变
矩阵； de
为单元的节点位移阵列。
应力计算公式为：
s[D]([B]de
-e0
)
式中：s为单元内任-点应力列阵；[D]为材料弹
性矩阵；e0
为单元的初应变列阵。
2 仿真计算及结果分析
2.1 三维模型建立并划分网格
UG具有强大的三维实体造型功能，通过参数
化建模的方式可以方便的建立支架模型[4，5]
～三维
模型导入高级仿真拈， 进入有限元分析的前处理
阶段。通过观察模型，发现该模型上存在不少小圆
角特征，这些小的特征在UG中可以通过理想化几
何体的方式去除。 简化模型之后选用10节点四面体
单元对该支架划分网格， 通过属性编辑器对划分好
的网格进-步改进，在关键区域细化网格，划分好
的网格如图1所示，支架节点数为94971，单元数
55279。
图1 支架的网格划分