50-cae技术在卡车降成本中应用

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1、第三届中国CAE工程分析技术年会论文集CAE技术在卡车降成本中的应用孙国兵（东风汽车有限公司商用车技术中心武汉430056）摘要：：：以某款现生产的卡车车架为研究对象：，在保证减重后的车架性能不会有大变化的前提下。通过仿真技术对其进行减重设计。本文详细描述了各种减重方案在车架上的实施效果，为今后的车架降成本工作提供了参考。关键词：：：CAE;汽车：；车架；优化；降成本随着商用车市场竞争的日趋激烈，如何改进产品的质量，如何降低产品的生产成本，成了所有汽车生产企业考虑最多的问题。汽车产品技术降成本是通过分析产品在设计、制造、使用、维护和回收等各环节的成本组成情况，

2、改进设计方案或优化加工工艺，从而达到技术降成本的目的。但是使用传统的样车试验方法来验证降成本设计方案，不仅成本大而且周期很长。然而，采用CAE技术分析各种减重方案对车架结构强度的影响，具有周期短，方案灵活和成本低等优势，越来越广泛地应用于汽车产品设计中。本文采用有限元仿真软件HyperWorks，以某款现生产卡车车架为研究对象，对十一种减重方案进行对比分析，优化和评估各降成本设计方案。1111车架有限元模型车架有限元模型化化化化有限元分析的精度主要取决于有限元计算模型，模型必须如实反映车架结构的力学特性，所以模型化的基本原则是在硬件可以承受的情况下，尽量细分网

3、格，使有限元模型尽量与车架几何模型一致。车架原设计方案的有限元模型如图1所示。图1车架原设计方案的有限元模型285第三届中国CAE工程分析技术年会论文集222载荷2载荷为了使仿真结果更加准确，我们考虑了作用于车架上的所有载荷（如表1所示）。车架自重由软件在输入材料密度后自动计算得出，车架材料为DL510，强度极限为590MPa。表1作用于车架上的主要载荷主要总成质量(Kg)质心坐标（ZXY）方向备注蓄电池145（1630，-730，-200）垂直向下储气筒1（后贮）50+10（1150，800，-250）垂直向下储气筒2（前贮）20(2450,-720,-20

4、0)垂直向下储气筒3（辅助）16(5300,0,-180)垂直向下油箱（满油）400（2050，800，-300）垂直向下发动机带变速箱1200（400，0，-50）垂直向下驾驶室1100垂直向下牵引总质量80000在X=3300~4300之间均布鞍载质量2200垂直向下鞍座333载荷工况的确定3载荷工况的确定实践表明，弯曲工况和弯扭组合工况是车架的主要受力和变形模式，弯扭组合工况又是其中最为恶劣的工况，为此本文主要考核弯扭组合工况下的应力和变形情况，以确保车架的强度和刚度满足设计要求。弯曲工况：模拟汽车满载行驶在平坦路面上的工况，约束前后车轮的竖直方向位移。

5、弯扭组合工况：模拟汽车满载通过凹凸不平路面时的弯扭强度，它反映车架结构的实际最大静态强度问题。此时，左前轮上凸台（高度60mm），右前轮下凹坑（深度60mm），约束后车轮的竖直方向位移。另外，车架的振动是造成疲劳破坏的主要原因之一，而且现在乘坐舒适性的要求也越来越高，所以有必要对车架结构进行模态分析。模态分析也能在一定程度上反映了车架结构刚度的分布情况，本文分析了车架的前5阶固有模态。444减重方案4减重方案综合考虑了各种可用的减重方案，共有如下十一种优化方案：优化方案一：在原方案基础上去掉副梁。优化方案二：在原方案基础上去掉副梁，纵梁加厚到10mm。优化方案

6、三：在原方案基础上将三角板减小减窄。优化方案四：在原方案基础上将三角板减小减窄，加垫块。优化方案五：在原方案基础上取消副梁，三角板减小减窄，加垫块，纵梁加厚到10mm。优化方案六：在原方案基础上取消副梁，三角板减小减窄，加垫块，纵梁厚度不变。优化方案七：在原方案基础上三角板减小减窄，加垫块，留部分副梁。优化方案八：在原方案基础上三角板减小减窄，三角板局部加强。优化方案九：在原方案基础上三角板减小减窄，加垫块，留部分副梁，三角板局部加强。优化方案十：在原方案基础上三角板减小减窄，留部分副梁，三角板局部加强。286第三届中国CAE工程分析技术年会论文集优化方案十一

7、：在原方案基础上三角板减小减窄，三角板局部加强，纵梁折弯部分加部分副梁加强，后桥处纵梁下翼面加加强板。555分析结果5分析结果由于各种工况下的应力云图相似，本文在此仅列出其中一种方案的应力分布图，图2至图3是原车架重点部位的VonMises应力云图。各方案的应力结果如表2所示。图2原车架角板处VonMises应力云图单位：MPa图3原车架平衡悬架横梁处VonMises应力云图单位：MPa表2CAE分析结果287第三届中国CAE工程分析技术年会论文集车架变角板VonMises平衡悬架横梁Von重量减重效果方案形（mm）应力（MPa）Mises应力（MPa）（Kg

8、）（％）原车架105586536180