某商用車車架剛度性能仿真與試驗(yàn)研究

黃蓮

（江西五十鈴汽車有限公司 產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中心，江西 南昌 330010）

一、引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇快速發(fā)展，商用車銷量得到迅猛增長，由于其經(jīng)濟(jì)性和便利性，已經(jīng)成為運(yùn)輸貨物的必然選擇[1]。

車架是底盤、動力系統(tǒng)和車身系統(tǒng)各總成件的安裝基體，這些總成的質(zhì)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(guān)系到整車能否正常運(yùn)行，而且還關(guān)系到整車安全性，車架剛度性能對整車的性能尤為關(guān)鍵，所以深入研究車架的剛度性能特性顯得至關(guān)重要。

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

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(tǒng)進(jìn)行建模，網(wǎng)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，F(xiàn)EA 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(jìn)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(diǎn)Y 向距離1500mm。

車架扭轉(zhuǎn)剛度CAE 分析結(jié)果如圖3 所示，左側(cè)縱梁和右側(cè)縱梁扭轉(zhuǎn)剛度曲線對稱，CAE 扭轉(zhuǎn)角度為0.413deg,計(jì)算得出扭轉(zhuǎn)剛度值為3632Nm/deg，優(yōu)于競品3500Nm/deg。

三、車架剛度試驗(yàn)分析

（一）車架扭轉(zhuǎn)剛度試驗(yàn)分析

本文在某檢測中心，對某商用車車架進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)剛度試驗(yàn)，圖5 為試驗(yàn)裝置照片，試驗(yàn)過程中，記錄扭矩、扭轉(zhuǎn)角度。

表1 是剛度試驗(yàn)期間記錄的扭轉(zhuǎn)角度表，角度標(biāo)定點(diǎn)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(shù)值分析方法，擬合得出車架扭轉(zhuǎn)剛度曲線如圖5 所示，與CAE 分析值偏差在3%以內(nèi)，符合對標(biāo)一致性要求。

表1 車架剛度扭轉(zhuǎn)角

（二）車架扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)分析

本文對某商用車車架進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)，如圖6，位移為正負(fù)40mm，頻率1Hz，加載次數(shù)為23 萬次。

試驗(yàn)完成后，檢查車架縱梁、橫梁發(fā)現(xiàn)，無裂紋，滿足設(shè)計(jì)要求。

四、結(jié)論

本文基于有限元法，采用ABAQUS 軟件，對某商用車車架進(jìn)行了CAE 剛度分析，分析結(jié)果顯示，3632Nm/deg，優(yōu)于競品車型剛度性能，同時進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)剛度和疲勞試驗(yàn)，結(jié)果顯示與CAE 分析對標(biāo)一致，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。