知晓：某SUV车型前悬架强度CAE分析2023/2/21 12:36:46

会呼吸的痛

SUV的全称是SUV，即运动型多用途车，SUV的特点是动力强、越野性好、宽敞舒适及良好的载物和载客功能。由于SUV车型功能的特殊性，在用户使用过程中更容易出现急刹车、急转弯、以及展现越野功能的颠簸等极限工况，因此区别于乘用车而言SUV车型对底盘性能的要求更高，产品设计必须考虑用户使用的特殊工况对底盘结构性能进行预测与把控，既要考虑到普通使用工况的结构疲劳性能又要考虑到极限工况下的强度性能，以及底盘系统零部件强度安全系数的合理分配，即在极限工况下不能出现安全零部件的功能失效问题，本文以某SUV车型前悬架系统极限工况强度分析为例，研究底盘各零部件在极限工况下的强度问题、及各零部件的强度安全系数的分配问题。有限元分析的相关知识也可以到网站具体了解一下，有专业的客服人员为您全面解读，相信会有一个好的合作！

精准的分析结果依赖于精准的分析模型，为了得到高精准度的分析结果，建立了CAE分析底盘前悬架系统模型，分析模型包括：副车架、摆臂、转向节、减震器(缓冲块十弹簧十减震套筒)、稳定杆、稳定杆纵杆、转向内拉杆、转向外拉杆、转向器横向拉杆，模型中各零部件的连接关系以及减震器及缓冲块的刚度特性用ABAQUS中相应的单元模拟，例如减震器缓冲块的刚度特性建模方式如下图所示；转向节及杆类零件用四面体建模、饭金类及焊缝用壳单元建模，单元尺寸为3X3，焊点用模拟，本分析模型见图所示。


本分析主要考虑用户急转弯、急刹车及颠簸工况，各个极限工况边界条件定义。


前悬系统中，通过安全系数对系统中各个零部件进行强度及安全性能的把控，其中铸造件安全系数按照材料的屈服强度进行评判，饭金材料安全系数按照材料的抗拉强度进行评判。通过前悬架系统极限工况强度分析发现，在4G制动工况及3G转向工况下，转向节安全系数比较低。


为了验证分析的准确性，按照制动及转向工况分析的边界条件进行了试验验证，验证结果显示转向节发生断裂，与CAE分析结果吻合，需要对转向节的结构进行化，避免用户使用中发生安全事故。


针对转向节在系统中安全系数比较小问题对转向节进行结构化，具体化方案为：在转向节的宽度方向上消除弧度过度，直接拉直并保证制动软管安装面的厚度。如图3所示：蓝色为基础模型，绿色为化方案。


化后从前悬架系统各零部件的安全系数可以看出，转向节及转向拉杆等安全件的安全系数得到大幅提升，安全系数比较小的变为摆臂及支柱，该两件为饭金件，极限工况下不会出现断裂而导致功能失效问题，化后安全系数的分布基本能满足用户特殊使用工况的需求。化后各零部件的安全系数见表所示。


为了验证化方案的有效性及前悬架系统极限工况强度分析的合理性，对前悬架系统进行了相应的试验验证，试验结果显示化后的转向节没有断裂、但摆臂发生大的塑性变形，同时CAE分析结果也显示摆臂安全系数比较小，有比较先发生变形或失效的风险。试验结果与化后各零部件CAE强度安全系数的分布及大小吻合地很好，从而验证了化方案有效性及分析的合理性。


本论文通过有限元方法，模拟用户使用过程中前悬架的极限工况，对某SUV车型前悬架系统进行了强度分析，并通过前悬架系统各零部件强度安全系数的大小排序及各零部件在整车中的功能进行了分析，为了验证分析的准确性，对前悬架系统化前后的结构进行了整车中的极限工况试验验证，验证结果证了分析的准确性及合理性。但为全面把控各零部件的强度性能及综合制造成本，需要在以下两方面做进一步的工作：


(1)积累平台车型底盘零部件失效数据库，根据失效状况及对整车性能的影响情况，将零部件进行分类；


(2)对分类后的零部件强度安全系数制定失效的先后次序及相应的评价标准。