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前副車架是支承前車橋和懸掛的支架的重要承載部件，在使用過(guò)程中承受不同程度和不同工況的交變載荷，極易產(chǎn)生裂紋，造成失效對(duì)副車架結(jié)構(gòu)的評(píng)估一般是用實(shí)際的樣車進(jìn)行試驗(yàn)室臺(tái)架疲勞試驗(yàn)以及試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)車的可靠性道路試驗(yàn)的方法雖然是一種必不可少的可靠的方法，但必須要在樣車完成之后才能進(jìn)行試驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后解決問(wèn)題，但這在開發(fā)過(guò)程中已經(jīng)滯后，如果問(wèn)題嚴(yán)重，還將帶來(lái)開發(fā)周期的延長(zhǎng)和巨額的變更費(fèi)用，增加開發(fā)成本。所以應(yīng)用疲勞試驗(yàn)對(duì)副車架做有限元分析，在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)薄弱位置，以便修改設(shè)計(jì)預(yù)先避免不合理的結(jié)構(gòu)對(duì)汽車的開發(fā)制造過(guò)程中，降低開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期有重要的意義
本文基于企業(yè)提供的工程圖紙，在三維造型軟件CAT中建立前副車架的三維實(shí)體模型依據(jù)臺(tái)架試驗(yàn)，利用Hypermesh和MSC.Patran建立CAE分析模型，利用MSC.Nastran進(jìn)行副車架的有限元強(qiáng)度分析，找出薄弱部位，判斷其是否滿足要求。
本文研究的疲勞分析是模擬車身疲勞臺(tái)架試驗(yàn)，臺(tái)架試驗(yàn)共有7個(gè)工況，分別是前懸上下振動(dòng)、后懸上下振動(dòng)、前懸制動(dòng)、后懸制動(dòng)、前懸側(cè)向力、后懸側(cè)向力和整車扭轉(zhuǎn)，其中制動(dòng)工況又分向前制動(dòng)、向后制動(dòng)。
針對(duì)本文所研究的前副車架，在綜合多種工況強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)上得出結(jié)論：在制動(dòng)工況下，該副車架的受力最惡劣因此為對(duì)副車架在臺(tái)架試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的失效問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，采用有限元方法對(duì)前副車架前制動(dòng)工況的強(qiáng)度進(jìn)行分析。
該型轎車副車架總成，屬于沖壓焊接結(jié)構(gòu)，由上片、下片、支承套等零件組成，沖壓焊接總成主要由上下兩片通過(guò)點(diǎn)焊和CO氣體保護(hù)焊縫焊接后裝配而成，成型工藝復(fù)雜，焊接要求高。
由圖可見，在垂直載荷作用下，前副車架所受最大等效應(yīng)力值為110MPa。發(fā)生于節(jié)點(diǎn)92103處前副車架所受最大等效應(yīng)力值為前橫梁與支撐梁連接處，低于前副車架本體材料的屈服極限(700MPa)，說(shuō)明該橋殼的靜強(qiáng)度指標(biāo)是合格的，其他較高應(yīng)力區(qū)主要分布于前橫梁與支撐梁連接的過(guò)渡區(qū)。仿真位移變形云圖如圖所示。
由圖可見，在垂直載荷作用下，前副車架最大位移是4.7mm，發(fā)生在節(jié)點(diǎn)92464處前副車架所受最大等效位移值發(fā)生在安裝減震器處，說(shuō)明該前副車架的位移指標(biāo)是合格的
產(chǎn)品的疲勞壽命仿真計(jì)算必須結(jié)合試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證樣品YP-0704-456-14/18前副車架在檢測(cè)進(jìn)行到339X104循環(huán)次數(shù)時(shí)(載荷已出現(xiàn)下降)，在左減振器回位支撐座(KGL000040-1)與后梁板(件號(hào)：KHD100181-1)焊接處，發(fā)現(xiàn)后梁板焊縫處裂，后梁板裂紋長(zhǎng)度約43(mm)，停止檢測(cè)，損壞情況見圖所示。
通過(guò)與仿真對(duì)比發(fā)現(xiàn)雖然存在一定的差距(臺(tái)架試驗(yàn)載荷以及工況很難用軟件真實(shí)的仿真)，仿真的破壞部位與試驗(yàn)的破壞部位是一致的。
根據(jù)某轎車副車架的臺(tái)架試驗(yàn)特點(diǎn)和特殊工作狀況要求，進(jìn)行有限元分析，找出了設(shè)計(jì)過(guò)程的薄弱部位，同時(shí)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)是滿足強(qiáng)度要求的，最后對(duì)比臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真的是正確的，為前副車架的強(qiáng)度分析和疲勞壽命計(jì)算提供參考。
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