基于ADAMS与HyperWorks发动机前悬置支架的强度分析

1、    基于adams与hyperworks发动机前悬置支架的强度分析    陈太荣尤国贵李瞳严磊摘 要：利用hypermesh生成发动机前悬置上支架的柔性体文件，在adams中建立发动机前悬置的刚柔耦合的多体动力学模型，并输出载荷。运用惯性释放法分别研究了在垂直冲击、转弯、制动、倒车四种工况下前悬置上支架的强度，验证前悬置支架是否满足强度设计要求以及方案的可行性，对新产品的设计和开发有一定的指导作用。关键词：强度分析;惯性释放法;前悬置支架：u464  ：a  ：1671-7988（2020）03-96-04引言在汽车的研发过程中，

2、汽车的噪声与振动控制是必须考虑的重要问题之一。发动机的悬置系统作为隔离动力总成振动与噪声的关键部件，其隔振性能的优劣对整车的性能有重要影响1。如果发动机的悬置支架的强度不能满足要求，整个动力总成悬置系统的隔振性能会大大降低，会造成巨大的安全隐患2。故在对悬置支架进行设计时，应对悬置支架在多种工况下进行强度分析，验证设计方案的可行性。利用cae对悬置支架进行强度校核可减少试验次数、提升產品的开发效率、提高设计的目的性、缩短开发周期。惯性释放是求解在平衡外力的作用下，如在行驶中的汽车，把外力考虑进去之后，整个系统达到力平衡。是无约束或者约束不足的结构动力与静力响应的一种处理方法。惯性释放法可以模拟

3、非约束系统的静态响应。由于任何复杂结构都可简化成边界处有作用力的几个非约束子结构，使得惯性释放有广泛的应用空间。1 有限元模型的建立1.1 动力总成悬置系统三维模型图1中所标识的部件是发动机前悬置上支架，前悬置软垫总成中的橡胶有效的隔离发动机向车架传递振动。悬置支架的功能是支撑发动机，其强度的好坏对整个悬置系统的性能有直接的影响3。1.2 网格划分将前悬置上支架的catia模型文件导入到ansa中，对重点关注的发动机前悬置上支架采用二阶高精度四面体c3d10m单元进行网格划分，网格单元尺寸定为3mm。1.3 材料定义前悬置左右上支架的材料为qt500，密度为7.0e-09g/ mm3，弹性模量

4、为1.62e5mpa。qt500材料的抗拉强度为500mpa。2 刚柔耦合的多体动力学模型的创建为了尽可能准确的模拟发动机前悬置上支架的受力情况4，且方便多体载荷的提取，本文利用hypermesh生成发动机前悬置左右两侧上支架的柔性体文件。同时为了使输出的mnf文件尽可能小，防止多体分析中无法导入，在输出mnf文件时，仅输出plot信息。将hypermesh中生成的mnf文件导入到adams中，确定发动机和变速箱的质心位置，通过相应的连接副，在外连点处与其他部件相连，并赋予各部件质量以及转动惯量，创建刚柔耦合的多体模型，如图2所示。使用rbe2生成连接点，模拟悬置支架的安装位置。其中发动机外连

5、点8个，前悬置软垫总成外连点2个。如图3所示蓝色的为前悬置右上支架，紫色部件为前悬置左上支架。本文主要研究在垂直冲击、转弯、制动、倒车四种工况下的前悬置支架是否满足强度要求，根据工况进行工况定义（如表1），输出外连点在不同工况下的受力及力矩。在adams中进行动力学仿真后，即可输出外连点在不同工况下的受力及力矩5。因内容过多，本文仅列出在垂直冲击工况下的力及力矩的输出结果，具体见图4。表2为adams中的节点与外连点对应的代号。3 hyperworks的计算求解对于含有机构和缸体位移的汽车模型，用传统的静态强度非线性计算方法时间过长，计算量大。运用惯性释放法可缩短计算量和计算时间，简化前处理过

6、程。3.1 惯性释放法分析计算惯性释放法是在有刚体位移的物体上添加惯性力，用惯性力来抵抗主抗力，以保证物体处于平衡中，用有限元建立的动静平衡方程为6：对发动机前悬置上支架进行强度仿真分析，采用optis -truct求解器，经过有限元分析，得到各种载荷工况下前悬置支架的应力分布前悬置右侧上支架在不同工况下的应力分布如图5所示。前悬置左侧上支架在不同工况下的应力分布如图6所示。计算结果如表3所示。从分析结果可以看出右侧悬置支架在垂直冲击工况下的应力值最高，为173.8mpa，左侧上支架在倒车工况下的应力值最高7，为86.85mpa。均远小于qt500材料的抗拉强度500mpa，所以发动机悬置支架

7、的强度满足工作要求。4 结论本文運用hypermesh联合adams软件对动力总成前悬置支架进行了强度分析，介绍了惯性释放法的分析过程。分析的过程和结果体现出了惯性释放法的高效、简洁。在一定程度上解决了用传统的静态强度非线性计算方法时间过长，计算量大的问题。缩短了产品的开发周期，也可为试验的前期准备提供有效的参考8。参考文献1 向以轩.汽车动力总成橡胶悬置结构分析与优化d.硕士学位论文.重庆大学， 2008.   2 张伟峰.汽车发动机动力总成悬置系统分析与优化研究d.硕士学位论文.合肥工业大学，2009.3 徐石安，肖德炳等.发动机悬置的设计及其优化j.汽车工程， 1988， 10（4）： 12-23.4 王清政.汽车发动机悬置的优化设计及仿真分析d.硕士学位论文.南京理工大学，2009.5 姜晓军.某型发动机动力总成悬置系统优化设计d.硕士学位论文.哈尔滨工业大学，2016.6 cho s. configuration and sizing design optimization of power train mounting systemsj. international journal of vehicle design， 2000， 24