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基于ABAQUS的动力总成悬置支架仿真分析方法研究

张晓东,刘博,王俊,李志强

（1.长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定071000；2.河北省汽车工程技术研究中

心，河北保定071000）

摘要:在整车开发前期对汽车零部件进行仿真分析，能够缩短整车开发周期，是现代汽车设计发展的趋势。通过动力总成悬置加速度采集试验，建立了基于整车耐久试验路况的动力总成悬置强度仿真分析工况。在动力总成悬置支架应力采集试验的基础上，基于ABAQUS有限元分析软件研究了不同建模方法对悬置支架受力的影响。结果表明，采用优化后的建模方法得到的悬置支架应力值及最大应力位置与试验一致性较好，提高了有限元仿真分析的精度。

关键词:动力总成悬置支架；加速度；耐久；仿真分析；强度

1.引言

随着汽车工业的迅速发展以及消费者对汽车可靠性水平的要求越来越高，提高汽车产

品的强度与耐久性能具有重要的现实意义。动力总成悬置支架作为汽车动力系统的重要组成部件，对动力总成起到支撑与定位作用，同时有效衰减来自发动机以及路面的振动。市场上动力总成悬置支架的结构形式多样，且受力方式复杂。当动力总成悬置支架的强度与

耐久性能无法满足设计要求时，在行车过程中悬置支架将会发生断裂失效，严重影响行车安全。

在动力总成悬置支架设计初期，通过CAE仿真分析方法可以有效识别结构设计风险。

然而由于动力总成悬置系统内部装配关系复杂，CAE仿真分析结果难以准确反映悬置结构

实际受力。本文基于整车试验路况制定了动力总成悬置支架的强度仿真分析工况，基于ABAQUS有限元分析软件研究了不同建模方法对动力总成悬置支架受力的影响。

2.动力总成悬置分析工况的确定

2.1悬置加速度的采集

当前技术条件下，动力总成质心加速度无法直接获取。通过在整车耐久试验路况下测试动力总成其他位置的加速度，然后采用刚体运动合成定理，可间接得出动力总成质心的

三向加速度，制定基于耐久试验路况的动力总成悬置支架强度分析工况。

分别在左、右、后悬置所在位置粘贴三向加速度传感器，如图1所示。加速度传感器

粘贴的位置均与动力总成刚性连接，且未经橡胶隔振。在整车耐久试验场分别测量动力总

成悬置各个路面的加速度时域信号。

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图1.加速度传感器粘贴位置

2.2动力总成质心加速度的获取

测得左、右、后悬置的加速度时域信号，根据刚体运动合成定理，可列出关于动力总

成质心加速度与左、右、后悬置加速度之间的加速度分量的合成方程，如式（1）所示：

B?c?A（1）

A

pi

?0?

100zy?

11

??

010?z0x

??

11

???

001yx0

11

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1000z?y

??

22

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B?010?z0x（2）

??

22

001y?x0

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22

??

1000z?y

??

33

?00??

1z0x

33

??

001y?x0

??

33

式中：

Ac为动力总成质心的加速度矢量；

Api为动力总成悬置的加速度矢量；

B为与测点位置相关的转换矩阵。

在nCode软件中，根据上述方程搭建求解动力总成质心加速度的流程，如图2所示。以动力总成悬置的加速度作为输入，求解得到动力总成质心的加速度各向加速度时域信号如图3所示。分别提取图3中动力总成质心加速度在X、Y、Z向取得极值时的加速度同时值，作为动力总成悬置支架的强度分析工况。

22017SIMULIA中国区用户大会

图2.动力总成质心加速度求解流程图图3.动力总成质心加速度时域信号

3.动力总成悬置支架应力采集

在动力总成左悬置本体支架各个位置上粘贴应变片，在整车耐久试验场进行应力采

集。应变片粘贴位置如图4所示。试验测得各应变片的最大应力值如表1所示。其中，9#应

变片位置应力最高，最大应力值为152MPa，应力时域信号如图5所示。

图4.应变片粘贴位置

表1.各应变片应力极值

测点应力极值(MPa)测点应力极值(MPa)

1#53.76#54.2

2#3.67#100.1

3#8.38#22.9

4#53.19#152.1

5#57.1

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图5.悬置支架应力时域信号

4.动力总成悬置支架强度建模方法研究

4.1传统的建模方法

考虑到动力总成左、右、后悬置作为一个系统，通过建立系统模型，并在左、右、后悬置赋予橡胶衬套的刚度曲线，理论上可以更好地模拟动力总成在各个方向的运动。某车

型动力总成采用3点支撑结构，动力总成悬置支