龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d38420070.html,
悬置支架强度分析和拓扑优化
作者：汪学生王洪斌徐作文
来源：《计算机辅助工程》2013年第05期
摘要：在项目研发阶段用Abaqus对某轿车的发动机悬置支架进行强度分析，发现悬置支架不满足强度要求，通过拓扑优化的方法对其结构进行改进，在不增加质量的情况下，使悬置支架达到强度设计目标.
关键词：发动机；悬置支架；强度分析；拓扑优化； Abaqus
中图分类号： U463.1文献标志码： B
0引言
作为汽车动力系统的重要组成部件，悬置支架的主要作用是支撑发动机，有效阻隔发动机向车架传递振动.如果悬置支架强度不足，在汽车行驶中会造成悬置支架断裂，严重影响汽车
的安全.同时，在悬置系统中，悬置支架质量占总质量的80%～90%，成本占总成本的60%～80%[1].因此，对悬置支架进行设计时，既要满足多种工况下的强度要求，又要控制其质量，
国内许多学者对多工况下的拓扑优化进行大量研究.潘孝勇等[2]利用拓扑优化分析，解决悬置支架在路试中失效的问题，但是没有考虑悬置本身的质量.
本文以某汽车研发阶段的悬置支架为分析对象，利用Abaqus软件[3]计算得到悬置支架的应力大小和分布云图，在此基础上对不满足强度要求的悬置支架进行多工况的拓扑优化分析，并根据优化结果，设计满足工艺和制造要求的结构，最终使悬置支架在不增加质量的前提下满足强度设计的目标.
1悬置支架强度分析
1.1有限元模型
根据悬置支架的结构特点，对整个悬置支架采用2阶四面体单元C3D10M，单元总数量为290 501个，有限元模型见图1.悬置支架为铸铝件，材料为ZL104，悬置托臂为铸铁件，材料为QT450.计算时只考虑材料的线弹性性能，材料属性见表1.
1.2强度分析工况
用于考察悬置支架强度的载荷工况见表2.在悬置支架上施加载荷，在悬置托臂的螺栓孔处约束123456，见图2.
1.3分析结果