汽车前保险杠随机振动疲劳分析与优化设计

为了识别某汽车前保险杠随机振动性能的风险,首先搭建前保险杠离散化模型,基于约束模态仿真得到其前三阶固有频率分别为32.6,41.1,53.3 Hz,均高于外界激振频率,满足动态特性要求,并且对其进行模态试验,测试结果表明其前三阶模态仿真误差分别为1.2%,2.2%,3.2%,均在实际工程允许范围之内,有效验证了有限元建模及分析具有较高的准确度。然后基于单位激励的频率响应获取其在X,Y,Z向应力传递函数,得到其最大振动应力值分别为10.6,8.293,15.73 MPa。再根据功率谱密度函数求解其随机振动疲劳,得到其最大疲劳损伤为0.5757,其薄弱点位于前保险杠下端的安装孔处,符合设计标准。最后基于集成平台并采用多岛遗传算法对其厚度进行优化迭代,得到了最佳的参数,其质量成功减轻了9.38%,优化之后前保险杠的第一阶频率为30.3 Hz,其疲劳损伤为0.8952,达到了疲劳性能与质量的最优匹配,并通过了整车路试验证。该研究技术为同类结构的性能开发与优化设计提供了有益参考,能够有效降低生产成本和指导实际制造过程。

车门内饰板多属性多目标协同优化设计

针对某车门内饰板的静动态属性能否满足要求的问题,首先基于有限元技术创建内饰板的网格模型,约束其安装点的所有自由度,基于模态属性仿真获取其固有频率分别为53.1,66.8 Hz和85.4 Hz,与其激励频率范围不重叠,避免产生共振和异响,符合模态属性要求。然后在四个典型接触区域施加相应的载荷,通过准静态刚度仿真获取各个位置的变形,其最大变形为10.03 mm,小于实际工程要求值,满足刚度属性设计标准。再根据振动激励进行频率响应强度仿真,得到其位移和应力分布,其最大应力为13.46 MPa,小于材料屈服值,避免产生疲劳强度开裂,符合强度属性要求。最后基于多属性多目标集成手段并采用第二代非劣排序遗传算法对内饰板各个零部件的厚度进行协同优化设计,获取了其最优的结构参数,优化之后其第一阶模态为51.2 Hz,其刚度最大变形为14.04 mm,其最大振动强度应力为18.51 MPa,静动态属性满足要求标准。与此同时,其总质量有效减轻了12.5%,实现了轻量化,并且通过了实际生产和路试验证。

车门静动态特性分析与优化设计

为了获取车门的静动态特性,采用有限元技术创建车门网格模型,释放所有自由度,基于模态特性仿真得到其固有频率,与激励频率不重合,可满足动态特性设计标准。采用力锤激励法对车门进行模态测试,有效验证了仿真的可信度;通过施加相应的载荷和约束,得到其扭转刚度变形和侧向刚度变形均符合设计要求。采用多岛遗传算法对车门厚度进行全局优化,最终达到了重量与性能的最优。

摆碾铆接过程数值模拟分析

应用DEFORM-3D有限元分析软件建立碾压铆接有限元模型,对摆碾铆接工艺过程进行数值模拟。分析了其成形过程的三个阶段、应力应变和行程载荷曲线的变化趋势,结果表明最大应力应变都集中在铆钉头部边缘区,边缘区点最先受到旋压力开始变形,最早发生屈服现象并进入弹塑性变形阶段;铆钉在相同行程下达到相同的成形效果时,碾压铆接需要的载荷要远远低于传统铆接的载荷。最后分析了影响碾压铆接质量的几个核心因素,如铆头速度、铆头倾斜角度等,为有效地进行碾压铆接工艺研究提了供理论依据。

旋压无铆铆接和普通无铆铆接数值模拟对比分析研究

运用DEFORM-3D有限元软件,对旋压无铆铆接过程进行数值模拟,并和传统无铆铆接技术对比分析,通过数值模拟得到两者的成形载荷曲线以及铆接成形截面和应力分布规律;模拟研究结果表明旋压无铆铆接载荷约为传统无铆铆接载荷的50%;旋压无铆铆接互锁厚度大于传统无铆铆接互锁厚度。

基于Beam梁的板簧简化建模方法研究及应用

在解决商用车底盘系统的强度耐久分析中,针对钢板板簧分析收敛极其困难导致仿真效率低的问题,提出了一种基于Beam梁的板簧简化建模方法。以某商用车型的前悬底盘系统为例,通过Beam梁简化的的建模方法,得到板簧刚度与实验值及传统三维建模刚度都在设计刚度带差内,验证了该方法的正确性。在强度及耐久工况中,评估出强度及耐久风险位置与试验失效位置一致,结果准确度较高。结果表明:在保证结果准确性同时,Beam梁的板簧简化建模方法更高效。该方法对前桥底盘系统的强度及耐久设计具有一定的指导意义,其适用于相应车型的推广分析。

基于CAE与试验对标方法的汽车车轮研究

汽车轮辋是行驶系中的关键安全运动件,为了提高汽车轮辋设计的可靠性,建立其有限元模型,并基于有限元法和试验方法对其进行模态分析,分析结果表明,误差在5%以内,验证了CAE方法具有较高的精度。基于该有限元模型进行了静力强度分析和疲劳寿命分析,分析结果表明,最大应力出现在辐条减重孔边缘,最大应力值为338.5 MPa,最小寿命为2.328×10^(6)次,满足设计要求。该研究为同类产品的设计开发提供了一套系统的方法和参考。

某皮卡前悬架弹簧托盘疲劳分析及优化

为解决某皮卡前弹簧减震器总成台架疲劳试验中弹簧托盘的开裂失效问题,首先用有限元技术建立弹簧减震器托盘模型,模拟得到弹簧减震器在拉升、压缩工作过程中托盘应力,然后运用Miner线性累加损伤方法对托盘进行疲劳分析,实现故障再现。通过增大托盘冲压型面倒圆角,使其通过了台架试验及整车道路耐久试验,表明了此方法的工程有效性。该方法对减震器结构设计具有很好的指导意义。