基于HyperMesh的車架拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

任啟豐，王 軍，王 浩

(合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

車架一般由2根縱梁和幾根橫梁組成，經(jīng)懸掛裝置﹑前橋﹑后橋支承在車輪上。由于汽車大部分零部件都安裝在車架上，車架承受的載荷比較復(fù)雜。車架的強(qiáng)度、剛度以及動(dòng)態(tài)特性直接影響整車的使用壽命、乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性等基本性能。

本文采用UG軟件建立車架模型，利用HyperMesh進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲得車架的有限元模型［1］，并對有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析。對比試驗(yàn)與理論分析結(jié)果，對模型進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，得到使用性能更好的車架結(jié)構(gòu)。

1 模態(tài)分析

1.1 模型導(dǎo)入與網(wǎng)格劃分

將UG建立的三維幾何模型導(dǎo)入到HyperMesh，利用幾何清理工具，對模型進(jìn)行修復(fù)，產(chǎn)生簡化的幾何模型，便于網(wǎng)格劃分［2］。車架有限元模型采用殼單元，根據(jù)實(shí)際車架不同部位賦予單元不同的厚度，有3.0，3.2，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，8.0 mm 幾種。使用的鋼板材料屬性見表 1。

表1 材料性能表

網(wǎng)格劃分時(shí)，單元由三角形單元和四邊形單元組成，三角形單元比例為3.7%，三角形網(wǎng)格的數(shù)目占總網(wǎng)格數(shù)目的比例低于10%。車架有限元模型中四邊形殼單元有81 690個(gè)，三角形殼單元有3 137個(gè)。車架有限元模型如圖1所示。

1.2 模態(tài)分析

對車架進(jìn)行模態(tài)分析，利用靜態(tài)分析模型［3］，獲取車架的自由模態(tài)。設(shè)置頻率范圍從1 Hz開始，得到的模態(tài)頻率如表2所示。采用多點(diǎn)激振，進(jìn)行車架自由模態(tài)試驗(yàn)，見圖2，模態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

將數(shù)值計(jì)算模態(tài)與試驗(yàn)測試模態(tài)進(jìn)行對比分析見表4，以驗(yàn)證有限元模型的準(zhǔn)確性。……