基于刚柔耦合仿真的汽车横臂疲劳寿命分析

【摘要】双横臂式独立悬架具有通过横臂的长短来调节车轮轮距和车轮定位角大小，以此来加强汽车的行驶平稳性的优点。另外，双横臂式独立悬架高度低，方便汽车的车身造型。所以，这种悬架经常被使用在高级轿车中。但其缺点也是明显的：双横臂式独立悬架零件多，结构复杂，成本高，占用空间大，成本也很高。所以，关于上横臂式独立悬架的疲劳寿命可靠性分析具有十分重要的意义。本文以双横臂悬架为研究对象，结合三维建模软件、有限元软件、动力学仿真软件对双横臂悬架进行疲劳寿命分析。首先，对论文所应用的刚柔耦合理论进行了简单的介绍。其次，应用有限元分析软件ANSYS对悬架上下横臂和衬套进行了接触应力分析，计算上下横臂和衬套之间由于过盈配合造成的接触应力。对悬架的上下横臂进行了模态分析，计算上下横臂的固有频率和振型。然后，利用MSC.Software软件系列的MSC.Patran、MSC.Nastran和MSC.Adams对悬架系统进行刚柔耦合仿真分析。利用有限元分析软件MSC.Patran对上下横臂设置材料属性等参数，结合MSC.Nastran生成了上下横臂的模态中性文件。在MSC.Adams中对前后悬架模型添加运动副和驱动副，计算弹簧刚度，设置车身重心和驱动方程等。应用VB生成B级、D级、F级和H级路面谱文件，建立轮胎模型和路面模型，最后生成前后悬架的刚柔耦合模型，并使前后悬架的刚柔耦合模型在四种不同的路面上进行刚柔耦合仿真，输出应力曲线图和应力集中节点位置，最后输出载荷历程文件。最后，基于Goodman方程的S-N曲线，应用MSC.Fatigue软件对上下横臂进行全寿命分析，给出了上下横臂的疲劳寿命云图和疲劳寿命安全因子云图，并指出了上下横臂寿命的危险部位。
【作者】冯亚杰；
【导师】孟广伟；李锋；
【作者基本信息】吉林大学，工程力学，2014，硕士
【关键词】刚柔耦合仿真；疲劳寿命；模态分析；路面谱；

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