汽车副车架强度模态分析及结构优化及指南.pdf

机械设计与制造 第4期 152 Machinery Design Manufacture 2015年 4月 汽车副车架强度模态分析及结构优化 王 锐 ，苏小平 (南京工业大学 机械与动力工程学院，江苏 南京 211816) 摘 要：以某轿车副车架为研究对象，在 CATIA、HyperWorks等软件中建立其有限元模型和多体动力学模型。对其结构 进行强度分析和 自由模态分析。分析结果表明，副车架强度符合使用要求，但该副车架的一阶模态频率与发动机激振频 率较为接近从而可能会产生共振现象。针对该问题，采用变密度拓扑优化方法，建立以平均频率法定义的目标函数，以体 积分数和应力为约束的拓扑优化。优化结果表明，副车架的模态计算值与试验值误差非常小，其一阶模态频率提高 17．3Hz，并且给出副车架材料最优分配图，优化后一阶模态频率可避开发动机激励频率频带，验证副车架结构有效性。 关键词：副车架结构；强度分析；模态分析；拓扑优化 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2015)04—0152—03 StructureOptimizationandStrengthModalAnalysisofaCarSub-Frame WANG Rui，SU Xiao-ping (CollegeofMechanicalandPowerEngineering，NamingUniversityofTechnology，JiangsuNaming211816，China) Abstract：Forthestudyofcotsub-frame。the nireelementmodeZandmulti-bodydynamicsmodeZtireestablishedbasedo softwareCATIAandHyperWorksnadothersoj~wo3e．Theanalysisofstrengthandmodalaboutthestructurearecarriedout． Thenaalysisresultsshowthatthestrengthofsub-flameismeettherequirements，butamodalfrequencyofsub-rfamesiclose totheexchatoinfrequencyofeng~ne，andthusmayproducearesonancephenomenon．Tosolvethsiproblem，adoptstheuse ofvariabledensitytopologyoptimizationmethods，estbalishingthevoeragefrequencymethoddefinedoec￡西efunction， volumerfactionandstressforthetopologyoptimizationconstraints．Theoptimizationresultsprovidethatthemodalofsub— frame betweenthecalculatedandexperimentalisverysmallTheonemodalrfequencyofsub-rfameisimprovedandinvolves thebestdistributoinofmateria1．AfteroptimizingamodalfrequenciesitCna vooide嚼船 excitationfrequency，toverifythe structurevalidityofthesub-frame． KeyWords：SubframeStructure；StrengthAnalysis；M odalAnalysis；TopologicalOptimization 1引言