基于有限元法的微型车驱动桥结构分析及疲劳寿命预测研究
摘要
驱动桥是汽车的重要组成部分,它不仅要把发动机输出的扭矩传递到车轮以驱动汽车行驶,还要承受车架以及路面传递的各种力及力矩,因此驱动桥必须有足够的强度、刚度和疲劳寿命。目前汽车工程师普遍采用经验公式来设计驱动桥,导致了驱动桥在某些工况下的强度和刚度不能满足使用要求,在高应力的局部区域极易出现疲劳破坏,而应力低的部位所用材料又过剩。本文采用有限元法对微型车驱动桥的刚度、强度及疲劳性能进行分析,在此基础上提出合理的改进方案。
本文利用大型三维建模软件CATIA建立了微型车驱动桥的三维几何模型,将几何模型导入前处理软件HyperMesh中,利用壳单元和实体单元划分网格,并建立合适的MPC单元以方便载荷和约束的施加,最终得到驱动桥的有限元模型。
利用通用有限元分析软件ANSYS对驱动桥各工况下的受力进行分析,得到驱动桥的应力分布及变形状况,并对驱动桥桥壳的垂直弯曲刚度和强度试验进行有限元模拟,验证了该驱动桥的静强度和刚度。
基于驱动桥有限元结构分析结果,利用专业疲劳分析软件MSC.Fatigue,进行了驱动桥各组件及总成的疲劳寿命预测,得到了驱动桥疲劳寿命云图及最低疲劳寿命。
对桥壳的垂直弯曲刚性和静强度试验以及驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验进行了研究,试验结果显示,驱动桥桥壳的刚度、强度及疲劳寿命满足国家标准的要求,同时还验证了驱动桥有限元分析方法的合理性与结果的准确性。
论文最后根据驱动桥的结构分析及疲劳分析结果,提出对驱动桥的改进方案,并对改进后的模型进行相应的有限元分析,以验证改进的合理性与有效性。改进后的驱动桥经用户初步使用,至今未出现强度或刚度问题,也没有发生疲劳破坏。
本文利用大型三维建模软件CATIA建立了微型车驱动桥的三维几何模型,将几何模型导入前处理软件HyperMesh中,利用壳单元和实体单元划分网格,并建立合适的MPC单元以方便载荷和约束的施加,最终得到驱动桥的有限元模型。
利用通用有限元分析软件ANSYS对驱动桥各工况下的受力进行分析,得到驱动桥的应力分布及变形状况,并对驱动桥桥壳的垂直弯曲刚度和强度试验进行有限元模拟,验证了该驱动桥的静强度和刚度。
基于驱动桥有限元结构分析结果,利用专业疲劳分析软件MSC.Fatigue,进行了驱动桥各组件及总成的疲劳寿命预测,得到了驱动桥疲劳寿命云图及最低疲劳寿命。
对桥壳的垂直弯曲刚性和静强度试验以及驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验进行了研究,试验结果显示,驱动桥桥壳的刚度、强度及疲劳寿命满足国家标准的要求,同时还验证了驱动桥有限元分析方法的合理性与结果的准确性。
论文最后根据驱动桥的结构分析及疲劳分析结果,提出对驱动桥的改进方案,并对改进后的模型进行相应的有限元分析,以验证改进的合理性与有效性。改进后的驱动桥经用户初步使用,至今未出现强度或刚度问题,也没有发生疲劳破坏。
引文
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