整车36副车架强度分析规范V10版.docx

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整车36副车架强度分析规范V10版

编号：

LP-RD-RF-0036文件密级：

机密

副车架强度分析规范

V1.0

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副车架强度分析规范

1简介

1.1分析背景和目的

副车架（Subframe）可以看成是前后车桥的骨架。

是前后车桥的组成部分。

副车架承载固定稳定杆、控制臂、动力总成后悬置支架、转向机等部件，这些部件在车辆行驶中均会对副车架产生相应的载荷。

副车架作为底盘关键的承载部件，其本身连接到车身的刚度、强度也需要足够大。

如果副车架在实际复杂路况的使用中与激励共振，对副车架强度耐久、操稳舒适性、NVH都会产生很大影响，避免上述问题，一般要求对副车架进行刚度分析，考察副车架刚度结果是否满足设计要求，本规范主要考察副车架强度耐久性能。

针对底盘元件强度耐久分析，需要提取汽车行驶过程中的一些典型工况（可分为强度工况、疲劳工况），借助多体动力学软件ADAMS仿真得到底盘元件每种工况下各个硬点在三个方向的力和力矩，以此作为输入，经NASTRAN、ABAQUS等有限元软件计算其强度，针对疲劳工况借助于疲劳分析软件nCodeDesignLife计算疲劳工况下的损伤以及累计损伤。

1.2软硬件需求

软件

前处理：

AltairHypermesh；

后处理：

AltairHyperview；

求解器：

abaqus、nastran、ncode；

硬件

前、后处理：

HP或DELL工作站；

求解：

HP服务器、HP或DELL工作站。

1.3分析数据参数需求

本流程开展分析工作需要以下数据信息：

1、副车架本体的几何数据（即catia数模）；

2、副车架相关硬点坐标；

3、副车架零件号、对应材料牌号；

4、材料牌号对应的弹性模量、泊松比、密度、屈服极限、抗拉极限、延伸率及材料应力应变曲线数据。

1.4分析的时间节点

本分析在车型项目开发TR2-TR4节点之间进行。

2模型前处理

2.1模型准备

导入副车架几何模型，去除副车架本体结构无关的零部件。

网格划分细则，请参阅《CAE分析共用模型建模指南》。

2.2模型检查

建立materials属性卡片，为各个组件赋上材料属性，详细检查确保模型正确，主要检查内容如下：

（1）检查重复单元，带自由端单元，网格是否满足质量要求；

（2）检查各连接处理是否正确，关键部位尽量网格规整，模型检查规范细则请参阅《CAE分析共用模型建模指南》。

2.3模型处理

有关建模的详细要求应遵循《CAE分析共用模型建模指南》。

对于约束和加载的关键部位，应重点关注：

图2-1副车架有限元模型

如图2-1所示，副车架各连接硬点位置位置抓取RBE2，用hypermesh细化网格，平均尺寸3mm，生成四面体单元。

2.4约束及载荷

本规范仅定义了副车架强度分析的约束及加载方法。

2.4.1约束方法

无约束，采用惯性释放计算方法。

2.4.2加载方法

强度分析：

在控制臂安装点、稳定杆安装点、转向机安装点、车身安装点各施加X向、Y向、Z向的力和力矩载荷（载荷值来自于Adams多体动力学分解），见图2-2。

图2-2副车架强度分析加载

疲劳分析：

Ø在控制臂安装点、稳定杆安装点、转向机安装点、车身安装点各施加X向、Y向、Z向1N单位载荷，见图2-3。

ØNcode软件中加载时域曲线（时域曲线来自于Adams多体动力学分解），见图2-4。

图2-3副车架疲劳强度加载方法

图2-4时域曲线示意图

3有限元分析步骤

3.1分析步设定

Ø强度分析

线性：

NASTRAN,SOL=101；

控制参数：

POST，-1；

输出内容：

stress、strain、displacement。

非线性：

abaqus；

输出内容：

stress、strain、displacement。

Ø疲劳分析

Ncode分析流程框见图3-1。

图3-1疲劳分析流程示意图

3.2分析文件输出

Ø强度分析

创建完强度分析载荷步之后，将整个分析模型输出到Nastran面板下的bdf格式文件，然后将bdf文件提交Nastran求解器上求解，得到包含计算结果的信息的“*.op2”文件（应力结果超过材料屈服极限，用abaqus面板进行非线性分析，输出abaqus面板下的inp文件进行求解计算，得到包含计算结果的信息的“*.odb”文件）。

Ø疲劳分析

创建完疲劳分析载荷步之后，将整个分析模型输出到Nastran面板下的bdf格式文件，然后将bdf文件提交Nastran求解器上求解，得到包含计算结果的信息的“*.op2”文件，导入ncode进行疲劳分析计算，输出.odb和.hyp格式的疲劳结果文件。

4分析结果处理及评价

4.1分析结果查看

使用hyperview软件读取计算完成的op2文件。

4.2评价指标

Ø强度工况：

评判标准：

1、最大应力<相应材料屈服极限；

2、若最大应力超出材料屈服极限，需进行弹塑性验证，应满足等效塑性应变<1%、残余变形<1mm。

Ø疲劳工况：

评判标准：

1、工况01、02、03循环5万次，工况04循环20万次，工况05循环2.5万次；

2、部件合计总损伤<1。

5附录

图5-1副车架强度工况

图5-2副车架疲劳工况

图5-3副车架强度结果云图（应力）

图5-4副车架疲劳损伤云图