斷開式驅動橋有限元研究

2013-06-16  by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM  來源:仿真在線

斷開式驅動橋總是與獨立懸掛相匹配,又稱為獨立懸掛驅動橋。斷開式驅動橋的簧下質量較小,又與獨立懸掛相配合,致使驅動車輪與地面的接觸情況與對各種地形的適應性比較好,由此可大大地減小汽車在不同路面上行駛時的振動和車廂傾斜;提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度;減小車輪和車橋上的動載荷及零件的損壞,提高其可靠性及使用壽命。由于斷開式驅動橋及與其相配的獨立懸掛的結構復雜,故這種結構主要見于對平順性要求較高的一部分轎車及一些越野車。越野車對越野性能要求比較高,開發的新一代越野車多采用斷開式驅動橋。
   
鑒于目前重型貨車多采用非斷開式驅動橋,CAE 仿真分析的工作者就非斷開式驅動橋展開了很多工作;但斷開式驅動橋的有限元分析工作卻僅在各單位內部開展。為了豐富各種橋殼的分析方法,特寫此文,希望能達到拋磚引玉的作用。
   
    2 模型介紹
   
    2.1 處理軟件說明
   
分析中采用 HyperMesh 軟件進行前、后處理,計算采用 HyperWorks 的 OptiStruct 求解器進行計算。
   
    2.2 網格劃分及材料定義
   
六面體的單元的分析精度高,建議采用六面體進行網格劃分。考慮到時間成本,對于結構復雜的模型,建議采用 10 節點的四面體進行網格劃分。具體的節點數數和單元數見表 1。
   

    2.3 網格劃分及材料定義
   
指出分析模型采用的材料及材料相關力學特性,建立如表 2 的材料屬性表格,為分析和判斷提供依據。
    

    2.4 邊界條件建立
   
參考國家標準,確定分析模型的邊界條件。
   
    3 結果分析
   
    對該橋的有限元模型,進行了形變位移和應力分析。給出相應的形變位移云圖和應力云圖。是對剛度和強度的直觀表達。相應形變位移云圖如圖 1,以及相應的米瑟斯盈利云圖如圖 2。
 

   
圖中分別指出了最大的和最小的形變位移和應力位置,其顯示了形變位移和應力的分布,如圖 1 所示,最大形變位移處是在連接輸出軸的前端,殼體整體變形呈現懸臂式變形趨勢,其中表現變形的色彩豐富,過渡均勻;最大應力集中的位置在加強筋與殼體相交處,如圖 2 中的 A 處。而此處正好是做該橋殼破壞性試驗的破壞點。
   
如果需要更進一步的觀察該橋殼在一定工況下的變形趨勢。可以給出 X、Y、Z 分量上的變形云圖。
   
    4 結論
   
通過計算仿真分析,對比變形方式以及破壞點位置,可以說明該斷開式橋殼的分析方法可行。
   
對于下一步的工作驗證,需要對該橋殼做一定量的臺架試驗,測出一系列測試點準確的應力值與形變的相對位移值。通過與相同工況下該系列點的有限元仿真分析結果對比。從而更加充分的驗證該斷開式橋殼分析方法的可靠性。

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