基于HyperWorks的某轻型汽车前桥有限元分析及疲劳寿命预测

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

前桥是汽车上连接车身与车轮的重要部件。它主要承受悬架传来的垂直载荷，同时又承受车轮传来的制动力及侧滑扭矩，因此对其强度，抗冲击性 ，疲劳强度及可靠性方面都有很高的要求。同时对汽车的可靠性以及汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性等有直接影响。因此，对前桥进行强度分析十分有必要l。

疲劳寿命是汽车零部件的主要设计目标之-。引起结构疲劳失效的交变载荷的峰值往往远远低于静态断裂分析估算出来的安全”载荷口。因此，承受交变载荷的零部件的疲劳强度和寿命预测是汽车生产企业迫切需要解决的问题。作为底盘重要的承载部件，在行驶过程中，前桥所处的工作环境恶劣，路面情况复杂，其使用过程中承受不同程度和不同工况的交变载荷，因而容易出现疲劳裂纹，严重时可能出现断裂。因此，对前桥进行疲劳寿命预测对汽车的承载能力和安全可靠性具有重要意义。

基于CAD/CAE-体化技术 ，对某轻型汽车前桥进行有限元静强度分析和疲劳寿命分析，为该产品的开发和优化提供技术支撑。

2前桥有限元模型的建立某轻型汽车前桥的前轴和转向节材料都为40Cr，弹性模量E2，06xlO MPa，泊松比肚0.28，许用应力 780MPa，屈服极限920MPa。前桥相关参数，如表 1所示。

表 1某轻型汽车前桥相关参数Tab.1 The Parameters of the FrontAxle of a Light Vehicle前轮 滚动 板簧座上 前轴 满载时 两板簧座 前后轴 质 到 制动力轮距 半径 表面离地 载荷 质心高 中心问的 轴距 后轴距 分配系(mm)(ram)高度 ram)( )度 mm)距离(mm)(mm)离(ram) 数1604 376 289 2300 896 770 3308 1208 0.53来稿日期：2012-04-17基金项目：江苏省产学研前瞻性联合研究项 目(BY2009109)作者简介：孔振海，(1987-)，男 ，江苏省南京市，在读研究生，主要研究方向：车辆 CAE方面的学习研究：王良模，(1963-)，男，教授、博士生导师，主要研究方向：车辆系统动力学和车辆 CAE技术等98 孔振海等：基于HyperWorks的某轻型汽车前桥有限元分析及疲劳寿命预测 第2期2.1模型的简化首先在CATIA中建立前桥的三维模型，只保留前轴与转向节，去掉衬套、主销以及轴承等。在建立有限元模型时，对主要承载件，均保留其原结构形状，以反映其力学特性，对非承载件进行- 定程度的简化，并进行虚拟装配。去掉前轴与转向节上-些不影响结果的倒角及小孑L等。

22网格划分策略模型简化后，将 Carla模型通过 STP格式导入到 HyperMesh有限元前处理软件中，进行几何清理后对其表面划分二维网格，网格单元类型为CHEXA和CTETRA。，单元尺寸为5mm。利用具有梁属性的bar单元模拟主销连接，将前轴和转向节联结。如图1所示图 1主销连接模拟Fig.1 King Pin Connection Simulation对于-些对前桥整体刚强度影响很小的工艺结构，nA，：fL、小凸台、小圆角等，在网格划分时对其进行简化处理。

2.3有限元模型的建立网格划分完成后，通过网格质量检查合格后，生成三维实体模型。网格标准，如表2所示。

表2二维单元标准Tab.2 The Standard 0f the 2D Units前轴采用六面体单元划分网格，单元总数为64640个 ，节点总数为78490个；转向节采用四面体单元划分网格，其单元总数为 50724个 ，节点总数为 14780个，最后虚拟装配生成前桥有限元模型，如图2所示。

图2 前桥有限元模型Fig.2 The Finite Element Model of the Front Axle3前桥受力分析汽车在正常行驶过程中，受力状况比较复杂情况，主要分为垂直力、侧向力和纵向力。根据