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发动机软管的支架安装点分析 |
| 时间：2015-08-11 类别： 其它资讯 |
某车中冷管在做整车耐久试验时中冷管安装支架发生疲劳开裂，根据CAE仿真分析人员要求试验人员测得了支架安装点，发动机软管安装点和中冷管铝管终端（图1中A、B和C三个位置）的加速度／时间曲线。支架安装点和发动机软管安装点作为激励的输入位置，中冷管铝管终端作为参考点。
中冷管安装如图1所示，中间铝管通过支架与水箱框架用螺钉连接，两边通过软管一端连接到中冷器，另一端连接到发动机。由于中冷管发生疲劳破坏的位置在支架上，所以本文仅对支架做疲劳分析。 用频域方法进行疲劳计算主要分为三部分，首先是根据物理模型建立有限元模型。再次是根据载荷的输入位置做单位激励下的频响分析，得到单元应力的响应函数。**根据应力的响应函数，功率谱密度矩阵（包括功率谱密度和互谱密度）及材料参数计算疲劳性能。 2.1建立有限元模型 根据中冷管的连接状态可知，振动激励源有3个，分别是发动机给软管的激励，水箱框架的激励和中冷器对软管的激励。其中，水箱框架和中冷器是通过螺钉绑在一起的，并且两个振源位置比较近，所以在本文中假设这两个位置的振动激励相同，因此合并为一个激励。 根据上述讨论建立有限元模型，设激励源有两个，分别是水箱框架和发动机，每个激励源分别有X，Y和Z三个方向的振动（此处略去绕X，Y和Z转动的振动）。有限元模型见图2，支架和中冷器输入端用RBE2连接。 2.2频响分析 本文采用MSC. Nastran软件SOL111求解器用模态叠加法进行的频响分析，输出支架应力响应结果和铝管终端B点的加速度响应结果。为了验证模型的准确性，先用MSC. Random进行随机响应分析，考察中冷管B点的加速度功率谱密度是否与试验值一致。图3、图4和图5分别给出了中冷管B点在X、Y、Z方向功率谱密度的计算值与试验值对比结果，表1给出了B点加速度均方根值对比结果。从对比结果可以看出B点的加速度响应与试验测试结果基本一致，由此可以确认该有限元模型比较准确，可以用于疲劳计算。 2.3疲劳寿命分析及cae优化 把支架单元的应力响应结果、功率谱密度、互谱密度和支架材料等提交到MSC. Fatigue，进行疲劳寿命分析。MSC. Fatigue首先根据频响结果、功率谱密度和互谱密度计算出单元应力的功率谱密度，然后根据Dirlik提出方法计算应力分布的概率普密度，**用S-N法计算单位时间内的疲劳损伤。 图6给出了支架寿命结果，由图可以看出支架疲劳寿命除去与铝管焊接的**排单元，最小寿命仅为1.3小时，路试时间为34小时，所以不能满足试验要求。从图7给出的中冷管试验结果表明，发生疲劳破坏位置与分析结果一致。 疲劳计算结果和试验结果表明，在支架和铝管的焊接区域会形成较大的应力集中，致使在汽车路试过程中发生开裂，所以我们考虑了在此处做圆弧过渡，如图8所示。根据优化后的新模型进行疲劳分析结果如图9所示，去除与铝管焊接的**排单元，最小寿命为3595小时。分析结果表明支架的疲劳寿命有显著提高。 本文以某车中冷管在多通道随机激励下分析疲劳寿命为例，介绍了在频域分析疲劳寿命的方法。分析结果显示，中冷管支架**损伤位置与试验结果基本一致。由于该方法不仅可以方便、**的进行疲劳计算，而且能够得到比较准确、可靠的结果，因此该方法比较适用于汽车结构件的疲劳寿命分析。 cae专区：http://articles.e-works.net.cn/cae/ solid edge专区：http://solidedge.e-works.net.cn/ 资讯来源：http://articles.e-works.net.cn/cae/ |
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