某商用車車架剛度性能仿真與試驗研究

黃蓮

（江西五十鈴汽車有限公司 產品開發技術中心，江西 南昌 330010）

一、引言

隨著國家經濟復蘇快速發展，商用車銷量得到迅猛增長，由于其經濟性和便利性，已經成為運輸貨物的必然選擇[1]。

車架是底盤、動力系統和車身系統各總成件的安裝基體，這些總成的質量及其傳給車架的力和力矩，可能造成車架剛度和疲勞破壞［2-3］.其可靠性不僅關系到整車能否正常運行，而且還關系到整車安全性，車架剛度性能對整車的性能尤為關鍵，所以深入研究車架的剛度性能特性顯得至關重要。

本文基于有限元法，采用Nastran 軟件，對某商用車車架進行了CAE 剛度分析，同時，在某檢測中心進行剛度和扭轉疲勞試驗，結果顯示，該款車架剛度性能滿足目標。

二、車架CAE 剛度分析

（一）車架有限元模型

本文采用Hyperworks 軟件，對某商用車車架系統進行建模，網格尺寸大小8mm，車架縱梁、橫梁材料為B510L,焊接單元采用rigid 單元模擬，鉚接采用Spot 單元模擬，FEA 模型如圖1 所示。

（二）車架CAE 剛度分析

本文采用Nastran 對某車型車架進行了剛度分析，如圖2，約束車架前端自由度1-3，后端約束自由度1-6，在車架左右端施加垂向且方向相反的載荷，兩加載點Y 向距離1500mm。

車架扭轉剛度CAE 分析結果如圖3 所示，左側縱梁和右側縱梁扭轉剛度曲線對稱，CAE 扭轉角度為0.413deg,計算得出扭轉剛度值為3632Nm/deg，優于競品3500Nm/deg。

三、車架剛度試驗分析

（一）車架扭轉剛度試驗分析

本文在某檢測中心，對某商用車車架進行了扭轉剛度試驗，圖5 為試驗裝置照片，試驗過程中，記錄扭矩、扭轉角度。

表1 是剛度試驗期間記錄的扭轉角度表，角度標定點為1#-4#，扭矩值從0 到2.41kNm逐步增加，前后軸角度差從0 度增加到3.79 度，利用數值分析方法，擬合得出車架扭轉剛度曲線如圖5 所示，與CAE 分析值偏差在3%以內，符合對標一致性要求。

表1 車架剛度扭轉角

（二）車架扭轉疲勞試驗分析

本文對某商用車車架進行了扭轉疲勞試驗，如圖6，位移為正負40mm，頻率1Hz，加載次數為23 萬次。

試驗完成后，檢查車架縱梁、橫梁發現，無裂紋，滿足設計要求。

四、結論

本文基于有限元法，采用ABAQUS 軟件，對某商用車車架進行了CAE 剛度分析，分析結果顯示，3632Nm/deg，優于競品車型剛度性能，同時進行了扭轉剛度和疲勞試驗，結果顯示與CAE 分析對標一致，滿足設計目標。