某车型前副车架强度及刚度的有限元分析文献综述

 2023-10-30 03:10

文献综述

现状及发展趋势:

随着国内经济和科技水平的不断提高,我国汽车行业也在高速的发展,许多学者以及工程师对汽车前副车架的深入分析,也取得了许多成果。有限元分析法在汽车工业领域运用最为广泛,有限元法在工程上能对几何形状不规则、载荷和支承情况复杂的各种结构及零部件进行变形计算和应力分析,而车身、车架不论是形状,还是载荷都相当复杂,所以有限元法是计算车身、车架的一种有效而实用的工具。

二十世纪六十年代美国的 R.W.Clough 教授最早提出了有限元法的概念[1]。有限元(FEM)刚开始叫做矩阵近似方法,只在航空航天领域上用作应力计算,随后研究人员们发现有限元法计算不仅很便利而且计算结果更加准确,由此吸引了众多力学研究者争相进行研究开发有限元法开始兴起的年代也是计算机技术革命的年代,伴随着计算机技术的成熟,仅仅通过了几十年的努力,有限元方法便以超出人们想象的速度被推广到几近所有的科学技术领域。有限元方法被各大软件公司开发成商业软件在各行各业应用广泛,成为主流和极具效率的数值分析方法。20世纪70年代美国NASA将NASTRAN有限元计算程序使用到汽车零部件分析中,最早运用有限元法对汽车部件作了静力分析,在这之后,有限元法便被广泛应用在汽车设计与开发中[5]。经过了四十多年的积累与发展,国外在有限元分析方面取得了大量的研究成果,形成了完整的一套设计、分析、实验流程。国外著名的汽车企业都有自己的一套计算机辅助工程(CAE)分析系统,目前应用较为广泛的分析软件有HyperMesh、NASTRA 、ANSYS、ABAQUS、DYNA 等[6]。涉及的领域也很广泛,不仅可以完成结构强度刚度分析、模态分析、振动噪声分析等,还可以进行碰撞、流体等非线性分析和拓扑优化分析。近些年,发达国家的各大汽车企业运用有限元。

本课题研究的意义和价值:

目前我国主要在力学的基础上对汽车副车架进行深度的研究,副车架的结构力学特性对整车的舒适性和操控性有至关重要的作用,本文主要对某车型的前副车架结构从力学、刚度、强度、进行有限元分析。

副车架结构简单地说就是辅助装置,通过这个辅助装置将悬架与车身连接起来,因而悬架设计不再受车身制约,即不需要针对车身来开发与之匹配的悬架,而是将悬架系统的散件直接装上总成,再与车身相连,在提高舒适性的同时大大降低了开发成本。

目前副车架在轿车中使用较为广泛,虽然原理一样,但各公司不同车型的副车架结构也有很大差异,前副车架主要由前后横梁、左右纵梁焊接而成。装有副车架的车辆具有5级减振功能,经过5级衰减,传递到车身的振动已经大幅度降低。在各级振动削减作用中,第5级振动削减作用对震动的吸收非常关键,在第5级振动削减作用中是主要吸收前四级没有完全吸收的振动 ,也是前副车架结构提升整车舒适性的关键。前副车架通过此级振动的削减,能够实现削减驾驶员不易感觉的诸多微小振动的效果。

从不同的角度考虑副车架有不同的分类方式。按悬架部件的连接方式,副车架分类为半承载式副车架和全承载式副车架,按副车架的结构形式及工艺可以分类为板壳式冲压成型和管梁式弯曲成形。

相较于没有引入副车架结构的汽车来说,安装副车架的汽车具有以下四个优点[7]:

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