汽车车桥结构有限元分析

何钦章

摘 要：为分析某重型车车桥的静强度和振动特性，应用有限单元法对其进行数值模拟。采用有限元分析工具ABAQUS对三种典型工况下的车桥进行了静强度分析，对其动态特性进行了自由模态分析。分析结果表明，车桥结构的静强度和动态特性均满足设计要求。

关键词：ABAQUS；车桥；有限元；模态分析

有限元分析软件ABAQUS可帮助设计人员快速地对车桥结构设计的合理性做出判断。根据分析计算结果，针对不同设计要求，提出相应的改进措施。根据经验和理论研究，引起车桥破坏的主要原因是作用在桥壳上的、由路面不平度引起的冲击力和各种复杂工况下的作用力。本文主要针对最大垂直力工况、最大制动力工况和最大侧向力工况三种典型工况下的静强度进行分析，并对其振动特性进行了分析。

一、有限元模型的建立

车桥CAD模型来自UG建模，几何模型见图1。为了简化计算，假定材料各向同性且不考虑钢板弹簧座与车橋的连接关系，也不考虑轴颈与轴承的装配关系，即单独将车桥隔离出来，将车桥轴颈处的滚动轴承简化为对相应位置处节点的约束，并按图2（a）所示的位置施加约束，并进行后续分析。利用专业有限元前处理工具Hypermesh进行结构离散，并在易产生应力集中部位加密网格。给网格赋予车桥材料属性（材料为16Mn，密度7.833×10-9t/mm3、弹性模量2.1×105MPa、泊松比0.3、屈服极限420MPa），施加相应约束，得到离散后网格模型如图2（b）所示。

二、静力分析

静力分析包括最大垂直力、最大制动力和最大侧向力三个工况。……