本文關(guān)鍵詞：汽車懸架下控制臂輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)及疲勞性能分析

  更多相關(guān)文章： 下控制臂 輕量化 有限元結(jié)構(gòu)優(yōu)化 疲勞壽命預(yù)測(cè)

【摘要】：出于對(duì)節(jié)約成本和環(huán)境保護(hù)的考慮,在汽車零部件的設(shè)計(jì)和改進(jìn)過(guò)程中,設(shè)計(jì)師除了要確保結(jié)構(gòu)的安全性能外,還要盡可能減輕結(jié)構(gòu)重量。對(duì)汽車零部件的結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑之一。為縮短設(shè)計(jì)周期和節(jié)約開發(fā)成本,有限元結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法被廣泛應(yīng)用于汽車零部件的結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中。雖然懸架下控制臂質(zhì)量在整車質(zhì)量中所占比重不足百分之一,但對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車的整體減重仍具有一定積極意義。至今已有大量采用有限元拓?fù)鋬?yōu)化、尺寸優(yōu)化或形狀優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)下控制臂輕量化的成功案例。然而,隨著懸架下控制臂產(chǎn)品的迭代更新,當(dāng)再次對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),依然單純地依靠改變材料分布形式、板件厚度或形狀參數(shù)而不推翻原有結(jié)構(gòu)形式,已很難獲得顯著的減重效果。眾所周知,疲勞損壞是汽車懸架零部件最主要的失效形式。懸架下控制臂的疲勞性能不僅關(guān)系到汽車行駛安全性,而且直接影響汽車制造商的聲譽(yù)。本文以某國(guó)產(chǎn)小型SUV的麥弗遜式懸架焊接型下控制臂為結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)象,綜合應(yīng)用形貌優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、自由形狀優(yōu)化方法,在原焊接型下控制臂基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一種全新的單片沖壓型下控制臂,以達(dá)到結(jié)構(gòu)輕量化目的。并根據(jù)道路試驗(yàn)實(shí)測(cè)的疲勞載荷數(shù)據(jù),運(yùn)用CAE疲勞分析技術(shù)預(yù)測(cè)了結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化前后兩款下控制臂的疲勞壽命。研究結(jié)果表明,經(jīng)結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)得到?jīng)_壓型下控制臂滿足各項(xiàng)基本性能要求,且較原焊接型下控制臂有明顯減重。本文提出的汽車懸架下控制臂輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)及疲勞性能分析方案為汽車底盤其它關(guān)鍵零部件的開發(fā)設(shè)計(jì)提供了借鑒和參考。
【關(guān)鍵詞】：下控制臂 輕量化 有限元結(jié)構(gòu)優(yōu)化 疲勞壽命預(yù)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 汽車疲勞性能分析現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 下控制臂結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化與疲勞分析現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 原控制臂有限元分析16-34
• 2.1 有限元分析法及Hyper Works簡(jiǎn)介16-17
• 2.1.1 有限元分析法概述16
• 2.1.2 Hyper Works軟件簡(jiǎn)介16-17
• 2.2 原控制臂有限元建模17-22
• 2.2.1 幾何模型處理17-19
• 2.2.2 有限元網(wǎng)格劃分19-20
• 2.2.3 單元屬性定義20-21
• 2.2.4 建立連接單元21-22
• 2.3 原控制臂剛度、強(qiáng)度分析22-27
• 2.3.1 極限工況靜載荷獲取22-23
• 2.3.2 強(qiáng)度、剛度分析設(shè)置23-25
• 2.3.3 強(qiáng)度、剛度分析結(jié)果25-27
• 2.4 原控制臂自由模態(tài)分析27-32
• 2.4.1 有限元法自由模態(tài)分析27-29
• 2.4.2 試驗(yàn)法自由模態(tài)分析29-31
• 2.4.3 自由模態(tài)分析結(jié)果31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第3章 下控制臂結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)34-59
• 3.1 Opti Struct結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法簡(jiǎn)介34-36
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法概述34-35
• 3.1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型35-36
• 3.1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化基本流程36
• 3.2 結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)性能要求36-38
• 3.3 形貌優(yōu)化和尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)38-47
• 3.3.1 形貌優(yōu)化和尺寸優(yōu)化簡(jiǎn)介38-39
• 3.3.2 形貌優(yōu)化和尺寸優(yōu)化問(wèn)題定義39-42
• 3.3.3 形貌優(yōu)化和尺寸優(yōu)化結(jié)果42-47
• 3.4 形狀優(yōu)化與自由形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)47-57
• 3.4.1 形狀優(yōu)化與自由形狀優(yōu)化簡(jiǎn)介47-49
• 3.4.2 形狀優(yōu)化與自由形狀優(yōu)化問(wèn)題定義49-53
• 3.4.3 形狀優(yōu)化與自由形狀優(yōu)化結(jié)果53-57
• 3.5 結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化前后性能對(duì)比57
• 3.6 本章小結(jié)57-59
• 第4章 下控制臂疲勞性能分析59-70
• 4.1 疲勞分析基本理論簡(jiǎn)介59-62
• 4.1.1 疲勞的定義及相關(guān)概念59
• 4.1.2 疲勞破壞分類59-60
• 4.1.3 疲勞累積損傷理論60-61
• 4.1.4 疲勞分析方法61
• 4.1.5 平均應(yīng)力修正法61-62
• 4.2 下控制臂有限元疲勞分析62-68
• 4.2.1 單位載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果62-63
• 4.2.2 材料S-N曲線63-64
• 4.2.3 疲勞載荷-時(shí)間歷程64-67
• 4.2.4 疲勞分析求解參數(shù)設(shè)置67-68
• 4.3 疲勞分析結(jié)果68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第5章 全文總結(jié)與展望70-72
• 5.1 全文工作總結(jié)70-71
• 5.2 研究展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1039037