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基于Hypermesh的某车型后扭梁强度分析

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：秦大鹤汪翰明孙珂李昂苏林华

[导读] 摘要：本文针对某车型开发过程中，后扭梁出现的失效问题进行分析对比，查找出对应的失效工况。

        (奇瑞商用车（安徽）有限公司河南省开封市 475000)
        摘要：本文针对某车型开发过程中，后扭梁出现的失效问题进行分析对比，查找出对应的失效工况。将工况下载荷输入至Hyperworks后，使用Hyperworks中的OptiStruct进行解算，对比实际工况下失效位置，从而进行分析优化，并得出最终合格模型。解决失效问题。
        关键词：后扭梁；失效分析；优化
        Failure analysis and optimization of post-torsion beam based on Hyperworks
        Abstract: this paper analyzes and compares the failure problem of the rear twisted beam in the development process of a vehicle model, finds out the corresponding failure condition, inputs the load under the working condition to Hyperworks, USES OptiStruct in Hyperworks to solve the problem, compares the failure position under the actual working condition, and then makes analysis and optimization, and obtains the final qualified model.Solve the failure problem.
        1.引言
        后扭梁是目前汽车市场上非独立悬挂系统中常用的零部件，由于其结构较为简单，制造成本较低，获得各大汽车厂商的青睐。扭力梁常用结构由衬套安装套管、左右纵臂、弹簧托盘、减震器安装支架、横梁、扭杆等部件焊接、电泳、压装完成。成品通过弹簧、减震器、衬套来实现车轮与车身之间的柔性连接，以达到支撑车身和减震的作用。
        后扭梁由于尺寸、材料、横梁断面形状、纵臂尺寸、纵臂断面形状等对扭力梁的强度影响较大，所以在前期开发时，通常选用平台化作为开发基础，后期根据实际的载荷变化在平台件基础上进行优化改进。
        本文针对某款车型开发优化的过程中，多次出现后扭梁断裂失效的情况。为此利用Hyperworks中的Hypermesh做前处理，利用Optistruct进行强度分析，结合路试中出现的失效问题进行对比分析。从而针对强度不足的地方进行结构优化，以满足整车开发需求。
        2.后扭梁模型建立
        2.1建立CATIA数模
        在保证安全性能及强度的前提下，在CATIA的环境下建立了后扭梁的模型。

        2.2 有限元模型建立
        后扭梁横梁采用5.5mmV型开口薄壁梁，纵臂采用“几”字型冲焊结构，扭杆为实心杆件，其余部件均为薄壁件，将三维模型导入Hypermesh后，对模型进行简化和处理，各钣金件采用4*4mm的壳单元模拟，扭杆采用3*3mm的体单元模拟，                            焊缝采用壳单元模拟，厚度5mm有限元模型节点共计103577个，网格数量共计184268个。
        将各部件的材料属性赋予模型的各部件中，各部件的材料相关信息见表1.
        表1 各零部件材料信息
        Table 1 Material information of each component

        2.3 强度分析
        将从动力学分析中提取的各工况下各受力点（见表2）力值加载到有限元模型中，采用von Mises 准则计算各工况下扭力梁的应力，通过对扭力梁关键部位的实际应力和屈服强度的对比，分析各部件强度。各工况分析结果如表5所示，工况1--工况7对应的具体工况名称见表3。
        表2 扭力梁受力点
        Table 2 Torsion beam stress points

        表3 动力学分析工况
        Table 1 Dynamic analysis conditions

        表3 各工况分析结果
        Table 5 Analysis results of various working conditions

        3 应力计算结果与分析
        计算得到结论为设计合格，后期台架试验与强化路试均未出现问题。
        4 结论
        通过利用有限元软件中Hypermesh计算得到的结果与台架试验的结果进行对比，说明对汽车零部件进行分析是可行的，同时也说明 CAE分析过程中的假定、简化、建模与分析方法基本正确，从而为扭转梁开发提供了理论依据。