基于ADAMS與HyperWorks發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置支架的強(qiáng)度分析

1、    基于adams與hyperworks發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置支架的強(qiáng)度分析    陳太榮尤國(guó)貴李瞳嚴(yán)磊摘 要：利用hypermesh生成發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置上支架的柔性體文件，在adams中建立發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置的剛?cè)狁詈系亩囿w動(dòng)力學(xué)模型，并輸出載荷。運(yùn)用慣性釋放法分別研究了在垂直沖擊、轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)、倒車四種工況下前懸置上支架的強(qiáng)度，驗(yàn)證前懸置支架是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求以及方案的可行性，對(duì)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)有一定的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：強(qiáng)度分析;慣性釋放法;前懸置支架：u464  ：a  ：1671-7988（2020）03-96-04引言在汽車的研發(fā)過程中，

2、汽車的噪聲與振動(dòng)控制是必須考慮的重要問題之一。發(fā)動(dòng)機(jī)的懸置系統(tǒng)作為隔離動(dòng)力總成振動(dòng)與噪聲的關(guān)鍵部件，其隔振性能的優(yōu)劣對(duì)整車的性能有重要影響1。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的懸置支架的強(qiáng)度不能滿足要求，整個(gè)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的隔振性能會(huì)大大降低，會(huì)造成巨大的安全隱患2。故在對(duì)懸置支架進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)懸置支架在多種工況下進(jìn)行強(qiáng)度分析，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。利用cae對(duì)懸置支架進(jìn)行強(qiáng)度校核可減少試驗(yàn)次數(shù)、提升產(chǎn)品的開發(fā)效率、提高設(shè)計(jì)的目的性、縮短開發(fā)周期。慣性釋放是求解在平衡外力的作用下，如在行駛中的汽車，把外力考慮進(jìn)去之后，整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到力平衡。是無約束或者約束不足的結(jié)構(gòu)動(dòng)力與靜力響應(yīng)的一種處理方法。慣性釋放法可以模擬

3、非約束系統(tǒng)的靜態(tài)響應(yīng)。由于任何復(fù)雜結(jié)構(gòu)都可簡(jiǎn)化成邊界處有作用力的幾個(gè)非約束子結(jié)構(gòu)，使得慣性釋放有廣泛的應(yīng)用空間。1 有限元模型的建立1.1 動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)三維模型圖1中所標(biāo)識(shí)的部件是發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置上支架，前懸置軟墊總成中的橡膠有效的隔離發(fā)動(dòng)機(jī)向車架傳遞振動(dòng)。懸置支架的功能是支撐發(fā)動(dòng)機(jī)，其強(qiáng)度的好壞對(duì)整個(gè)懸置系統(tǒng)的性能有直接的影響3。1.2 網(wǎng)格劃分將前懸置上支架的catia模型文件導(dǎo)入到ansa中，對(duì)重點(diǎn)關(guān)注的發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置上支架采用二階高精度四面體c3d10m單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格單元尺寸定為3mm。1.3 材料定義前懸置左右上支架的材料為qt500，密度為7.0e-09g/ mm3，彈性模量

4、為1.62e5mpa。qt500材料的抗拉強(qiáng)度為500mpa。2 剛?cè)狁詈系亩囿w動(dòng)力學(xué)模型的創(chuàng)建為了盡可能準(zhǔn)確的模擬發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置上支架的受力情況4，且方便多體載荷的提取，本文利用hypermesh生成發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置左右兩側(cè)上支架的柔性體文件。同時(shí)為了使輸出的mnf文件盡可能小，防止多體分析中無法導(dǎo)入，在輸出mnf文件時(shí)，僅輸出plot信息。將hypermesh中生成的mnf文件導(dǎo)入到adams中，確定發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的質(zhì)心位置，通過相應(yīng)的連接副，在外連點(diǎn)處與其他部件相連，并賦予各部件質(zhì)量以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，創(chuàng)建剛?cè)狁詈系亩囿w模型，如圖2所示。使用rbe2生成連接點(diǎn)，模擬懸置支架的安裝位置。其中發(fā)動(dòng)機(jī)外連

5、點(diǎn)8個(gè)，前懸置軟墊總成外連點(diǎn)2個(gè)。如圖3所示藍(lán)色的為前懸置右上支架，紫色部件為前懸置左上支架。本文主要研究在垂直沖擊、轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)、倒車四種工況下的前懸置支架是否滿足強(qiáng)度要求，根據(jù)工況進(jìn)行工況定義（如表1），輸出外連點(diǎn)在不同工況下的受力及力矩。在adams中進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真后，即可輸出外連點(diǎn)在不同工況下的受力及力矩5。因內(nèi)容過多，本文僅列出在垂直沖擊工況下的力及力矩的輸出結(jié)果，具體見圖4。表2為adams中的節(jié)點(diǎn)與外連點(diǎn)對(duì)應(yīng)的代號(hào)。3 hyperworks的計(jì)算求解對(duì)于含有機(jī)構(gòu)和缸體位移的汽車模型，用傳統(tǒng)的靜態(tài)強(qiáng)度非線性計(jì)算方法時(shí)間過長(zhǎng)，計(jì)算量大。運(yùn)用慣性釋放法可縮短計(jì)算量和計(jì)算時(shí)間，簡(jiǎn)化前處理過

6、程。3.1 慣性釋放法分析計(jì)算慣性釋放法是在有剛體位移的物體上添加慣性力，用慣性力來抵抗主抗力，以保證物體處于平衡中，用有限元建立的動(dòng)靜平衡方程為6：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置上支架進(jìn)行強(qiáng)度仿真分析，采用optis -truct求解器，經(jīng)過有限元分析，得到各種載荷工況下前懸置支架的應(yīng)力分布前懸置右側(cè)上支架在不同工況下的應(yīng)力分布如圖5所示。前懸置左側(cè)上支架在不同工況下的應(yīng)力分布如圖6所示。計(jì)算結(jié)果如表3所示。從分析結(jié)果可以看出右側(cè)懸置支架在垂直沖擊工況下的應(yīng)力值最高，為173.8mpa，左側(cè)上支架在倒車工況下的應(yīng)力值最高7，為86.85mpa。均遠(yuǎn)小于qt500材料的抗拉強(qiáng)度500mpa，所以發(fā)動(dòng)機(jī)懸置支架

7、的強(qiáng)度滿足工作要求。4 結(jié)論本文運(yùn)用hypermesh聯(lián)合adams軟件對(duì)動(dòng)力總成前懸置支架進(jìn)行了強(qiáng)度分析，介紹了慣性釋放法的分析過程。分析的過程和結(jié)果體現(xiàn)出了慣性釋放法的高效、簡(jiǎn)潔。在一定程度上解決了用傳統(tǒng)的靜態(tài)強(qiáng)度非線性計(jì)算方法時(shí)間過長(zhǎng)，計(jì)算量大的問題?？s短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，也可為試驗(yàn)的前期準(zhǔn)備提供有效的參考8。參考文獻(xiàn)1 向以軒.汽車動(dòng)力總成橡膠懸置結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化d.碩士學(xué)位論文.重慶大學(xué)， 2008.   2 張偉峰.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)分析與優(yōu)化研究d.碩士學(xué)位論文.合肥工業(yè)大學(xué)，2009.3 徐石安，肖德炳等.發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的設(shè)計(jì)及其優(yōu)化j.汽車工程， 1988， 10（4）： 12-23.4 王清政.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真分析d.碩士學(xué)位論文.南京理工大學(xué)，2009.5 姜曉軍.某型發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)d.碩士學(xué)位論文.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.6 cho s. configuration and sizing design optimization of power train mounting systemsj. international journal of vehicle design， 2000， 24