断开式驱动桥有限元研究

2013-06-16  by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM  来源:仿真在线

断开式驱动桥总是与独立悬挂相匹配,又称为独立悬挂驱动桥。断开式驱动桥的簧下质量较小,又与独立悬挂相配合,致使驱动车轮与地面的接触情况与对各种地形的适应性比较好,由此可大大地减小汽车在不同路面上行驶时的振动和车厢倾斜;提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度;减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏,提高其可靠性及使用寿命。由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂,故这种结构主要见于对平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野车。越野车对越野性能要求比较高,开发的新一代越野车多采用断开式驱动桥。
   
鉴于目前重型货车多采用非断开式驱动桥,CAE 仿真分析的工作者就非断开式驱动桥展开了很多工作;但断开式驱动桥的有限元分析工作却仅在各单位内部开展。为了丰富各种桥壳的分析方法,特写此文,希望能达到抛砖引玉的作用。
   
    2 模型介绍
   
    2.1 处理软件说明
   
分析中采用 HyperMesh 软件进行前、后处理,计算采用 HyperWorks 的 OptiStruct 求解器进行计算。
   
    2.2 网格划分及材料定义
   
六面体的单元的分析精度高,建议采用六面体进行网格划分。考虑到时间成本,对于结构复杂的模型,建议采用 10 节点的四面体进行网格划分。具体的节点数数和单元数见表 1。
   

    2.3 网格划分及材料定义
   
指出分析模型采用的材料及材料相关力学特性,建立如表 2 的材料属性表格,为分析和判断提供依据。
    

    2.4 边界条件建立
   
参考国家标准,确定分析模型的边界条件。
   
    3 结果分析
   
    对该桥的有限元模型,进行了形变位移和应力分析。给出相应的形变位移云图和应力云图。是对刚度和强度的直观表达。相应形变位移云图如图 1,以及相应的米瑟斯盈利云图如图 2。
 

   
图中分别指出了最大的和最小的形变位移和应力位置,其显示了形变位移和应力的分布,如图 1 所示,最大形变位移处是在连接输出轴的前端,壳体整体变形呈现悬臂式变形趋势,其中表现变形的色彩丰富,过渡均匀;最大应力集中的位置在加强筋与壳体相交处,如图 2 中的 A 处。而此处正好是做该桥壳破坏性试验的破坏点。
   
如果需要更进一步的观察该桥壳在一定工况下的变形趋势。可以给出 X、Y、Z 分量上的变形云图。
   
    4 结论
   
通过计算仿真分析,对比变形方式以及破坏点位置,可以说明该断开式桥壳的分析方法可行。
   
对于下一步的工作验证,需要对该桥壳做一定量的台架试验,测出一系列测试点准确的应力值与形变的相对位移值。通过与相同工况下该系列点的有限元仿真分析结果对比。从而更加充分的验证该断开式桥壳分析方法的可靠性。

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