2后桥壳的有限元模型的建立.DOC

车辆后桥应力分析及改进 蔡志武 [江铃汽车股份公司产品开发技术中心 南昌 330001?] 摘要：某车有限元模型出了的理论依据。 关键词：Product Development Center，Jiangling Motor Co. Ltd 330001] Abstract: The CAD model of a certain typical vehicle rear axle shell was created by UG software and translated into FEM analysis software ANSYS throuth data interface. After repairing and meshing, the FEM calculative model was created and the calculation was conducted. The stress distribution of the whole axle shell was obtained. The shortage of the axle shell and influence factor was pointed out. Research result indicate: the balancing pole seat plate has an important influence on the strength of axle shell. By comparing analysis results of several improving balancing pole seat plate，the research results provide some important theoretical bases for optimizing construction. Keyword: Rear axle，Finite element，Stress，Strength 前言 引进某车的有限元模型 图1 焊接桥壳常见的高应力部位图 根据该车后桥结构特点，有限元分析的重点集中于桥壳分析，即将车桥主要受力简化成桥壳受力，该简化计算模型基本反映出车桥的应力集中以及局部应力分布及水平，能满足实际设计分析的要求。该车桥主要由组成，采用建模，反映局部细节的模型所模型共划分个单元，个。 图2 焊接部位处理 图3 后桥CAE模型（负荷及约束） 载荷与约束 3.1后桥壳所受载荷的）3013.5 5 7550 8 12128 2.5 3768 5.5 8309 8.5 12897 3 4522.5 6 9070 9 13668 3.5 5278 6.5 9832 9.5 14441 4 6034 7 10596 10 15216 4.5 6791.5 7.5 11361 3.2　的情况　　为 图4. 平衡杆模型与抗力 图5. 车身不发生倾斜时桥壳应力分布 计算结果分析 图6 平衡杆角度为零时桥壳最大应力 图7 桥壳敏感部位局部的计算结果 4.2初步计算结果分析 初步分析表明，桥壳高应力点在管段与中间段过度弧（距中心0.274-0.30米）处，该处是平衡杆加强板和桥壳焊缝，该点非常接近桥壳对焊缝与琵琶段的三角接板对焊位。从桥壳敏感部位局部的结果，可见该段基本上是弯曲工作状态。焊点位存在较大连接力，导致焊缝应力名义值达到500多Mpa，必然在桥壳焊缝同一部位的高应力，如图7所示。 可以说，桥壳断裂问题主要因素是：壳体强度已饱和，增加平衡杆作用后，最大应力再提高18%，最大应力已达337-345 Mpa ，强度明显不足。另一个因素是该部位存在桥壳和平衡杆支座板焊缝聚会，焊缝虽在桥的中部，但焊缝的应力很高，易引起疲劳裂纹。 改进建议是：1、加大桥管尺寸，根本上提高桥壳弯曲强度；2、加大与琵琶段过度圆弧，降低该处应力集中度；3、尽可能向外移动平衡杆支座点尺寸，降低支座力和桥壳敏感部位的附加弯矩；4、减小平衡杆支座尺寸，错开焊缝过份接近，避免相互影响；5、减薄平衡杆支座板尺寸、采用自动焊接技术、考虑在焊缝端应用断续焊缝等，以减小焊接影响。第一点可根本性改善，其它单条应用不一定能够解决寿命问题。 4.3平衡杆支座对桥壳作用分析 根据图8 支座板的高应力梯度图 平衡杆支座板对桥壳作用力是呈左右反对称的，即“只有车身倾斜的一方，支座板对桥壳作用力是与桥壳主工作力是叠加的”。仅限于支座板对桥壳作用力向下的情况，支座板与桥壳间通过焊点相互传递作用力，可见垂直作用力主要分布焊缝