FEA在前接梁轻量化项目开发中的应用

2017-04-24 15:53:30·

0 引言项目开发过程中，对于车架设计，如何采用最轻的部件、最简单的工艺和最低的成本实现车架结构的良好性能是非常重要的。基于以上特点，在满足设计要求的情况下，尽可能将铸件改为钣金件。因为铸件相对于钣金件来说，笨重、工艺复杂、成本高，所以将先前的铸件前接梁（图1）替换为钣金件前接梁（图2）。前期针对这种新

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项目开发过程中，对于车架设计，如何采用最轻的部件、最简单的工艺和最低的成本实现车架结构的良好性能是非常重要的。基于以上特点，在满足设计要求的情况下，尽可能将铸件改为钣金件。因为铸件相对于钣金件来说，笨重、工艺复杂、成本高，所以将先前的铸件前接梁（图1）替换为钣金件前接梁（图2）。前期针对这种新开发的前接梁，通过整车可靠性试验发现前接梁损坏比较严重。通过仿真分析，给出了前接梁最终的优化设计方案。

图1 铸件前接梁

图2 钣金件前接梁

1 前接梁损坏照片

通过试验得知，如图3-4所示，前接梁的上下翼面均有不同程度的损坏，以上为现场拍的照片。

图3 右侧前接梁下翼面断裂图

图4 右侧前接梁上翼面断裂图

2 有限元模型

车架有限元模型如图5所示，铸件采用四面体单元划分，钣金件采用四边形壳单元划分。网格质量按照公司有限元网格质量规范进行检查，螺栓孔采用RBE2-CBAR-RBE2连接，采用NASTRAN求解器计算。前接梁材料选用QStE500。

图5 车架有限元模型

3 前接梁结构方案

方案1，试验车辆使用方案。方案2，前接梁与首横梁连接孔处加强。方案3，增加前接梁腹板的高度，安装在纵梁内侧。方案4，增加前接梁腹板的高度，安装在纵梁外侧。方案5，在方案2的基础上，前接梁内侧增加衬板。方案6，在方案2的基础上，增大前接梁上下翼面过渡圆弧。方案7，在方案6的基础下，改变前接梁附近纵梁结构。方案8，在方案6的基础上，纵梁延伸到最前端。

图6 前接梁结构