資源描述：
《油箱支架疲勞壽命仿真分析》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、油箱支架疲勞壽命仿真分析汽車油箱支架是燃油供給系統(tǒng)中的重要部件，承受油箱的質(zhì)量載荷，其主要的損傷形式是在路面沖擊載荷作用下發(fā)生的疲勞失效。本文基于某型車出現(xiàn)失效問題的油箱支架的有限元模型進(jìn)行了靜強(qiáng)度分析和疲勞壽命分析，有限元仿真結(jié)果與該件破壞結(jié)果相一致。對油箱支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)，并對改進(jìn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜強(qiáng)度和疲勞壽命分析，滿足設(shè)計要求，而且在使用過程中沒有發(fā)現(xiàn)早期斷裂現(xiàn)象。0引言汽車燃油供給系統(tǒng)是汽車動力的來源，其中油箱支架支撐著油箱質(zhì)量，一旦發(fā)生破壞將會直接導(dǎo)致油箱的脫落，動力源中斷，因此要求油箱具有
2、一定的強(qiáng)度和使用壽命，滿足整車使用要求，提高燃油供給系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對于重型商用車來說，油箱一般都在380升以上，質(zhì)量相應(yīng)增大，而且對于行駛路面狀況比較差的工程用車來說，路面沖擊大，油箱支架的工作環(huán)境更加惡劣，所以對于油箱支架的強(qiáng)度提出更高要求。因此合理設(shè)計油箱支架，使其以盡量小的質(zhì)量滿足強(qiáng)度和使用壽命要求，將有利于整車減重和提高燃油供給系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文以有限元分析為手段，研究油箱支架的靜強(qiáng)度和疲勞行為，基于Hypermesh/Radioss平臺進(jìn)行靜強(qiáng)度和疲勞壽命分析計算，同時對原結(jié)構(gòu)件分析結(jié)果與實
3、車破壞樣件進(jìn)行對比，仿真分析結(jié)果與破壞件破壞形式完全吻合，真實可靠地反映了油箱支架的破壞機(jī)理。同時對改進(jìn)的油箱支架進(jìn)行了靜強(qiáng)度和疲勞壽命分析，滿足設(shè)計要求，避免了應(yīng)力集中和早期斷裂現(xiàn)象。1油箱支架破壞問題描述此次油箱支架出現(xiàn)破壞的車型主要是牽引車，運(yùn)行路面一般是在二級公路以上的路面條件，車輛在行駛約7000公里左右時出現(xiàn)批量性的裂紋隱患或斷裂，如圖1、圖2為斷裂件形貌。油箱支架在運(yùn)行過程中，主要承受油箱的質(zhì)量載荷，同時會有動載系數(shù)的影響，即路面沖擊，使油箱支架的受力環(huán)境變得更加惡劣。油箱支架破壞初步判
4、斷為疲勞斷裂，由于支架為兩件“幾”型鋼焊接而成，焊接位置沒有外加強(qiáng)筋板，較為薄弱，且在工作期間經(jīng)受沖擊載荷，兩塊型鋼的焊縫處容易形成應(yīng)力集中點，再加上可能存在的焊接缺陷，在應(yīng)力集中點和焊接缺陷部位逐漸產(chǎn)生細(xì)微裂紋，形成疲勞源，隨著行駛里程的增加，裂紋逐漸擴(kuò)展，構(gòu)件的截面被逐漸消弱，以致不能承受所加載荷而突然發(fā)生脆性斷裂。點擊圖片查看大圖圖1斷裂件形貌點擊圖片查看大圖圖2斷裂件斷口形貌根據(jù)油箱總成三維模型(圖3)建立有限元模型，然后綜合考慮工藝影響，對油箱支架進(jìn)行靜強(qiáng)度和疲勞壽命分析和改進(jìn)，同時與破壞件
5、斷裂情況進(jìn)行對比，以此檢驗分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。點擊圖片查看大圖圖3油箱總成模型2仿真計算與結(jié)果分析2.1靜強(qiáng)度有限元分析根據(jù)三維模型和油箱質(zhì)量420Kg進(jìn)行有限元建模，采用HyperMesh/Radioss進(jìn)行處理，本模型可以簡化為車架兩端約束、單點加載的計算工況，如圖4所示。用四邊形殼單元和三角形殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對重點研究的油箱支架網(wǎng)格單元尺寸定為3mm，其余采用10mm。緊固帶和油箱接觸處、油箱與支架接觸處、支架與車架接觸處均采用GAP單元（圖5），用來模擬接觸力，真實反應(yīng)油箱支架的受力行為。在
6、建立好的有限元模型上施加約束定義，約束條件為建立車架兩端的多點約束單元（multi-pointconstraint，MPC），在車架兩端的節(jié)點上分別約束其在X、Y、Z三個方向的平移自由度和轉(zhuǎn)動自由度，模擬車架固定。油箱支架與車架之間通過Bar單元進(jìn)行連接，模擬螺栓連接。油箱支架承受油箱的質(zhì)量載荷，質(zhì)量載荷定義為在油箱質(zhì)心處施加點質(zhì)量420Kg，質(zhì)量點通過Rbe3單元與油箱底面連接在一起（圖6）。零件質(zhì)量通過材料密度自行計算施加。計算過程中涉及到油箱總成各零件的材料及其固有力學(xué)性能參數(shù)見表1。點擊圖片查
7、看大圖圖4有限元分析模型點擊圖片查看大圖圖5油箱總成模型點擊圖片查看大圖圖6有限元分析模型根據(jù)三維模型和上述受力分析進(jìn)行有限元建模，采用HyperMesh/Radioss工具進(jìn)行前處理和計算，本模型可以簡化為八點約束、兩點加載的計算工況。用四節(jié)點四面體單元對轉(zhuǎn)向器支架進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立好的有限元分析模型如圖5所示。在建立好的轉(zhuǎn)向器支架有限元模型上施加約束定義，約束條件為www.huisheliren.com通過建立轉(zhuǎn)向器支架與車架螺栓連接處的多點約束單元（multi-pointconstraint，M
8、PC)，在與車架連接的螺栓孔的中心節(jié)點上分別約束其在X、Y、Z三個方向的平移自由度和轉(zhuǎn)動自由度，模擬轉(zhuǎn)向器支架被固結(jié)在車架上。轉(zhuǎn)向器支架所承受載荷包括轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)向力矩，質(zhì)量載荷定義為在轉(zhuǎn)向器質(zhì)心處施加點質(zhì)量44kg，質(zhì)量點通過Rbe3單元與轉(zhuǎn)向器支架連接在一起，力矩載荷定義為在干而粗糙的支承面上轉(zhuǎn)向輪作原地轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向器支架所承受的力矩，在轉(zhuǎn)向器支架與搖臂連接點處施加轉(zhuǎn)向力矩6730Nm，此點通過剛性Rigid單元與轉(zhuǎn)向器支架連在一起。計算過程中涉及
