使用ANSYS對SGB型后橋進行有限元分析

2013-05-02  by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM  來源:仿真在線

作者:CAD世界網    資料庫來源:CAD世界網

本文針對SGB型后橋在開發過程中,經試驗后發現車橋存在局部強度不足的情況,并針對此情況進行了改進,我們采用ANSYS Workbench有限元分析軟件對改進前后的后橋進行了計算分析比較,同時對該后橋的疲勞壽命也進行了嘗試性分析。

1 前言

為了適應越來越激烈的市場競爭,滿足不同客戶的不同需求,快速開發出適合市場需求的高性價比的產品是每個公司追求的目標,CAE技術也因此在眾多企業中得到了越來越廣泛的應用。

SGB后橋是我公司最新開發的一款后橋,在產品試驗中,該橋局部出現開裂問題。本文既是針對問題展開的分析及改進,疲勞壽命分析歷來是CAE分析的難點,因實際影響疲勞壽命的工藝因素很多,計算壽命值很難與試驗壽命值吻合,本文也對此進行了一些嘗試性分析,以對該橋的進一步改進提供借鑒。

2 有限元模型的建立

  要得到準確的計算結果,那么有限元模型的簡化就要和實際結構非常的接近。根據該后橋的特點,我們對該橋做了簡化處理,為減小計算量,省略掉一些對分析結果影響不大的零件;該橋采用實體網格劃分,經此簡化后的有限元模型共有749486個節點,234506個單元,見圖1。 根據實際情況擬定的改進方案如圖2。

3 約束與載荷

3.1 約束

該橋的邊界條件主要處理在兩邊套管上。

3.2 載荷

車橋的受力情況比較復雜,但仔細分析后車橋所受的載荷就性質而言主要就是彎曲、扭轉、側向和縱向載荷幾種。彎曲載荷主要是來自車身的重量,扭轉載荷產生與不平路面對車輪的影響從而導致車橋的扭轉,側向和縱向載荷主要來自于汽車轉彎、加速和減速時對車橋造成的影響。

4 計算工況分類

本文采用如下五種工況以模擬后橋相應試驗過程:

工況一(垂向交變扭轉工況): 模擬汽車在不平路面行駛時兩車輪一高一低的情況。

工況二(縱向加速彎曲工況):模擬加速時后橋的受力情況。

工況三(縱向減速彎曲工況): 模擬減速時后橋的受力情況。

工況四(側向轉彎工況):模擬轉彎時后橋的受力情況。

5 計算結果及結果分析

5.1 原結構靜力分析結果

通過計算表明橫梁根部和縱梁與套管連接處的應力值較大,具體結果參見各工況應力云圖。

  工況1:由應力分布云圖上可以看出,應力較大的部分出現在橫梁與縱梁的連接處,與實驗中出現開裂的部分基本吻合。疲勞壽命最短的部分也是出現在該處。

工況2:由應力分布云圖可以發現,最大應力處與最短壽命處出現在縱梁與套管的連接處,橫梁與縱梁連接處的應力也較大.而其他部分的強度以及疲勞壽命均基本滿足要求。

工況3:由應力分布云圖可以發現,最大應力處與最短壽命處也是均出現在套管與縱梁的連接處,橫梁與縱梁的連接出應力也較大.而其他部分的強度以及疲勞壽命則均基本滿足要求。

工況4:由應力分布云圖可以發現,加載處應力值較大,但是最大應力與最短疲勞壽命處還是出現在橫梁與縱梁的連接處。

通過強度計算表明各工況結構應力較大的部位主要都出現在橫梁根部,與實驗中出現開裂的部位基本吻合。因此橫梁根部的強度不足是導致該車橋開裂的主要原因。

5.2 改進方案及計算結果

根據實驗和計算分析結果,為了改善橫梁與縱梁連接處的應力狀況,我們做了如下改進:在橫梁和縱梁連接處兩側增加加強件。改進處如圖2所示。

5.3改進前后最大應力值比較

由于本文采用的是線性分析,并且在幾何模型傳遞過程中,由于時間關系局部存在模型尖角沒有很好處理,因此導致結果數值較大,實際結構不會出現這么大的應力值,因此我們只對改進前后的最大應力值變化進行考評,以判斷改進方案是否有效可行。改進前后最大應力值見下表:

  5.4 改進前后疲勞壽命值比較

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