某车型发动机悬置后支架优化设计和疲劳分析

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1、某车型发动机悬置后支架优化设计和疲劳分析摘要：针对某车型发动机在振动强化试验中悬置后支架出现开裂的问题，建立悬置后支架有限元模型并进行应力分析，发现应力分析结果与试验结果一致，且原支架结构应力集中现象非常明显，主要分布在侧筋根部；用OptiStruct对悬置后支架进行拓扑优化设计，结果表明拓扑优化材料应主要布置在底部和侧筋.在此基础上，通过4种优化方案的对比得到质量最轻、应力水平最低且应力分布比较均匀的轻量化设计方案，并分析更替材料的合理性；对原结构和优化后的结构进行疲劳分析，发现原结构侧筋根部疲劳寿命最短，新结构的疲劳区域较小.优化后的悬置后支架不仅解决开裂问题，而且在降重的前提下确保材料替

2、换的合理性并得到性能提升.关键词：发动机；悬置后支架；结构设计；拓扑优化；轻量化设计；疲劳分析中图分类号：U464.131;TB115.省略OptimizationdesignandfatigueanalysisonenginerearmountbracketofautomobileSUXintao,CHENZhi(TechnologyCenter,ChangshaAutomobileManufactory,BeiqiFotonMotorCo.,Ltd.,Changsha410129,China)Abstract：Astotheproblemthatthereiscracksonenginer

3、earmountbracketofanautomobileduringvibrationenhancementtest,thefiniteelementmodelofrearmountbracketisestablishedandthestressisanalyzed,theresultisconsistentwiththetestresult,andthestressconcentrationontheoriginalbracketstructureisobvious,whichismainlylocatedatthesideribbottom;topologyoptimizationdes

4、ignisperformedonrearmountbracketbyOptiStructandtheresultsindicatethatthetopologyoptimizationmaterialshouldbearrangedatthebottomandthesideribs;basedontheoptimizationresults,fouroptimizationschemesarecomparedtoobtainthelightweightdesignwithlightestmass,loweststresslevelandbetterstressdistribution,andt

5、hesubstitutedmaterialisanalyzedtoprovetherationality;fatigueanalysisisperformedonoriginalstructureandtheoptimizedstructure,andtheresultsindicatethatthelifeofthesideribsbottomisshortestandthefatigueareaofthenewstructureissmall.Theoptimizedrearmountbracketcanovercomethecrackproblem,andensuretherationa

6、lityofsubstitutedmaterialandperformanceimprovement.Keywords：engine;rearmountbracket;structuredesign;topologyoptimization;lightweightdesign;fatigueanalysis0引言在竞争激烈的汽车行业，加快产品研发速度、降低产品成本和提高产品可靠性等已成为企业提高产品竞争力的关键.发动机悬置支架是动力总成悬置系统的安全件和功能件［1］，其连接发动机和车架，在车辆的各种行驶工况下传递作用在动力总成上的一切载荷.如果设计得较厚重，虽然能保证强度性能，但材料成本增加；

7、如果设计得较薄，在车辆行驶或进行试验时可能造成支架断裂，严重影响车辆的安全性、发动机的寿命［2］.因此，在进行发动机悬置系统设计时，应对支架的强度和疲劳进行分析、验证，以确保支架的结构性能.某车型发动机在进行振动强化试验过程中悬置后支架出现裂纹，表明该支架结构存在设计缺陷，应重新进行设计.按照该发动机悬置支架承载和振动强化试验情况，对原支架进行结构分析、轻量化设计以及疲劳分析.1发动机悬置后支架结