浅析汽车副车架疲劳分析方法

探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化汽车副车架是汽车重要的承载结构之一，在汽车的安全性、舒适性和性能方面起着重要作用。

其强度和刚度对汽车的整体性能有着直接的影响。

对汽车副车架的强度模态分析及结构优化是至关重要的。

本文将就此话题展开探讨。

一、汽车副车架的结构及工作原理汽车副车架是指安装在汽车底盘上的用于支撑底盘组件的结构。

其主要作用是传递车辆的荷载，同时还要满足汽车悬挂系统的需求，以确保汽车在行驶过程中的舒适性和稳定性。

在日常使用中，汽车副车架还要承受来自路面的冲击和振动，并且要能够抵抗车辆制动时产生的扭矩和冲击力。

汽车副车架需要具有足够的强度和刚度，以确保汽车在各种工况下都能够安全可靠地行驶。

二、汽车副车架的强度模态分析1. 强度分析汽车副车架在使用过程中要承受各种不同方向的受载情况，主要包括拉伸、压缩、弯曲和剪切等载荷。

需要对汽车副车架进行强度分析，以确定其在不同工况下的应力分布和变形情况。

强度分析的目的是确认汽车副车架在设计工况下不会出现塑性变形或者破坏，从而保证汽车的安全性和可靠性。

通过有限元分析等方法，可以对汽车副车架进行受力分析，计算其在各种工况下的应力和变形，从而确定其是否满足设计要求。

2. 模态分析模态分析是指通过对汽车副车架进行振动特性的分析，确定其固有频率和振型。

汽车副车架在行驶过程中会受到来自路面的激励力，因此需要对其进行振动分析，以确认其固有频率和振型与激励频率不发生共振，从而避免产生过大的振动响应。

通过模态分析，可以确定汽车副车架的主要振动模态，并评估其对汽车驾驶舒适性和稳定性的影响。

三、汽车副车架的结构优化1. 结构轻量化汽车副车架在保证足够强度和刚度的前提下，需要尽可能减小自身的重量。

轻量化可以降低汽车的整体质量，提高汽车的燃油经济性和加速性能，同时还能减少对环境的影响。

轻量化的方法包括采用高强度、轻质材料、优化结构布局和加强节点等。

2. 结构优化通过有限元分析等方法对汽车副车架进行结构拓扑优化、形状优化和材料优化。

探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化1. 引言1.1 研究背景汽车副车架是汽车重要的结构部件之一，承担着支撑车身、吸收冲击力、传递动力等重要功能。

随着汽车的发展，人们对汽车副车架的要求也越来越高，希望能够在保证结构强度的前提下减轻重量，提高燃油效率和安全性。

现有汽车副车架结构往往存在过多的冗余部分和设计缺陷，导致结构重量过大、强度不足等问题。

对汽车副车架进行强度模态分析和结构优化显得尤为重要。

通过分析副车架在不同工况下的受力特点和振动模态，可以发现潜在的弱点和瓶颈，从而有针对性地进行结构优化，提高其整体性能。

基于以上背景，本文将针对汽车副车架的强度模态分析和结构优化展开研究，旨在为汽车工程领域提供更有效的设计方案和优化策略，促进汽车轻量化、高效化的发展。

1.2 研究意义汽车副车架是汽车重要的结构部件之一，其负责支撑整车重量并承载各种动态载荷。

对汽车副车架进行强度模态分析和结构优化是非常重要的，具有以下几个方面的研究意义：汽车副车架的强度模态分析可以帮助工程师了解其在不同工况下的受力情况，从而预测可能存在的强度问题，为设计提供参考和改进方向。

通过分析副车架的振动模态，可以确定其固有频率和形态，进而评估结构的动力性能和耐久性。

结构优化可以有效地降低副车架的重量，提高结构的刚度和强度，降低振动和噪音，进而改善车辆的行驶性能和安全性。

通过优化设计，可以有效地降低生产成本和能源消耗，提高汽车整体的竞争力。

研究汽车副车架强度模态分析及结构优化还可以推动汽车工程技术的进步和创新，促进汽车制造业的可持续发展。

通过优化设计，可以提高汽车的整体性能和环保性能，满足不断提升的市场需求和法规标准。

对汽车副车架进行强度模态分析和结构优化具有重要的意义和价值。

1.3 研究目的研究目的是为了深入探讨汽车副车架的强度和振动特性，为设计和优化提供理论支持和技术指导。

具体包括以下几个方面的目标：1. 分析副车架的承载能力和抗疲劳性能，找出存在的弱点和瓶颈，为提高车辆整体结构的稳定性和安全性提供依据。

基于实测载荷谱的副车架疲劳寿命估算方法副车架是汽车底盘的一部分，是连接车轮、传动系统和悬架系统的主要构成部分。

它不仅要支撑整个汽车的重量，还要承受路况不良和载荷变化造成的负荷。

因此，副车架的疲劳寿命是汽车安全性和使用寿命的重要因素。

本文将讨论一种基于实测载荷谱的副车架疲劳寿命估算方法。

首先，测量和记录副车架在不同驾驶情况下的载荷变化。

它可以通过安装传感器来完成，该传感器可以记录副车架在不同路面、加速、刹车和转向等情况下的荷载。

这些测量结果可以作为载荷谱输入到疲劳寿命估算模型中。

其次，根据实验室测定得到的应力奋斗历程进行疲劳寿命试验，以获得副车架在该应力状况下的疲劳寿命。

然后可以使用疲劳寿命测试数据建立基于副车架所受载荷的疲劳寿命曲线，以估算不同载荷情况下副车架的疲劳寿命。

最后，将谱法理论应用于载荷谱中的副车架负载，得到当期载荷对应的等效疲劳载荷，并应用于副车架疲劳寿命曲线中以估算副车架的疲劳寿命。

根据所得到的结果，可以给出推荐的维护和更换周期。

然而，该方法存在的主要问题是，载荷谱的随机性质使得结果存在一定的误差。

此外，由于不同车辆的操作条件和使用环境不同，因此需要考虑实测数据的个体差异。

因此，建立一个可重复性高、可靠性强的疲劳寿命估算方法是当前研究的重点。

综上所述，随着计算机技术的不断发展，副车架的疲劳寿命估算方法将不断完善。

应在实践中运用合理的负载谱获取方法并结合疲劳寿命测试结果，以实现对汽车底盘的安全使用和长寿命的保障。

除了基于实测载荷谱的副车架疲劳寿命估算方法之外，还有一些其他方法可以用来评估副车架的疲劳寿命。

例如，可以使用计算机模型来模拟驾驶循环，并预测副车架在不同载荷下的应力状态。

它可以基于模拟结果建立疲劳寿命模型，以估算副车架的疲劳寿命。

此外，还可以使用裂纹扩展方法，以测定裂纹在副车架上扩展的速度。

通过中断试验，可以根据49CFR 393.207标准来估算副车架的疲劳状态，以确定是否需要维修或更换。

探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化汽车副车架是汽车结构中的重要组成部分，它承担着车辆的重量、扭矩和振动的传递，同时在车辆碰撞时发挥着重要的承载作用。

汽车副车架的强度分析和结构优化对于车辆的安全性和性能至关重要。

本文将就汽车副车架强度模态分析及结构优化进行探讨。

我们来看一下汽车副车架的强度模态分析。

汽车副车架主要受到来自发动机和车辆行驶时的负载作用，因此在强度模态分析中，需要考虑副车架在不同工况下的受力情况。

通过有限元分析等方法，可以对副车架的应力、应变和振动特性进行分析，找出其在不同工况下的受力状态和强度情况。

这对于设计和改进副车架的结构和材料具有很大的指导作用。

结构优化是提高汽车副车架强度的重要手段。

通过结构优化，可以改进副车架的设计方案，使其在不增加重量的情况下提高强度和刚度。

可以采用新的材料和工艺，提高副车架的耐疲劳性和抗冲击能力。

还可以通过减少副车架的零部件数量和连接处，降低副车架的制造成本和装配难度。

这些优化措施将有助于提高汽车副车架的整体性能和使用寿命。

在进行汽车副车架强度模态分析和结构优化时，需要注意以下几点。

需要充分考虑副车架的受力特点和工况，不同的车型和用途对副车架的要求是不同的，因此在分析和优化过程中需要进行针对性的研究。

要充分利用现代化的分析和优化工具，如有限元分析软件、拓扑优化算法等，以更有效地进行副车架强度模态分析和结构优化。

在进行结构优化时，需要综合考虑副车架的强度、刚度、重量和成本等多方面因素，以找出最合适的设计方案。

汽车副车架强度模态分析及结构优化是提高汽车安全性和性能的重要手段。

通过对副车架的受力特点和工况进行分析，可以找出其在实际使用中的弱点和问题，通过结构优化提出改进方案，从而使汽车副车架在保证安全的前提下具有更高的强度和刚度。

希望本文的内容对于相关领域的研究者和从业者有所帮助，促进汽车副车架结构的不断优化和提升。

某副车架疲劳分析王成龙（上海汇众汽车制造有限公司）摘要:本文利用MSC.Nastran及MSC.Fatigue软件，针对某副车架在选装过程中出现的台架疲劳试验问题，进行应力及疲劳分析，提供了计算参考，使整车厂修改了规范，解决了公司的难题。

关键词:副车架应力分析疲劳分析Application of fatigue analysis in frame design(Shanghai HuiZhong Automotive Manufacture Co. Ltd 200122)Wang chenglongAbstract This paper applies MSC.Fatigue in computing the frame’s fatigue life, provides theory evidence, persuades auto company to change the load case, and resolves our company’s question.Keywords Frame Stress Analysis Fatigue Analysis1特点副车架是车辆底盘系统中的重要安全件，其承载发动机、变速器等动力单元，在车辆实际行驶过程中，副车架承受的载荷是极为复杂的，在设计中要求强度高、可靠性好。

相对于不断变换推陈出新的车身来讲，其底盘系统变化不多，所以就出现几种车型共用一种底盘平台的情况。

我们公司作为底盘系统供应商，经常出现许多车型共用一种相对稳定的底盘系统，而副车架作为重要的底盘结构件，常常形成一个系列来进行供货，这个过程同样适用于进口车型。

我们现在这个副车架分析课题就是来源于这样的背景，实际情况是将高级轿车的副车架稍作改动后将其选装在多功能商务车上，由于车型的改变，带来许多车辆参数发生了改变，台架试验规范比较难以规定，按照原有试验规范进行试验，出现了疲劳次数降低的情况，如果要改动副车架，如何改，如果不改，试验规范如何规定等等，这就是本文要解决的问题。

汽车底盘车架设计中的疲劳寿命分析汽车底盘车架作为汽车的主要部件之一，承担着车辆负荷传递和支撑车身的重要任务。

然而，在日常使用中，车架会承受各种道路条件带来的振动和冲击载荷，因此必须通过疲劳寿命分析来保证其结构的安全可靠性。

疲劳寿命分析是通过分析材料在循环载荷作用下的应力和应变历史来评估结构的使用寿命。

在汽车底盘车架设计中，疲劳寿命分析能够确保车架结构在长期使用过程中不会出现疲劳断裂，从而保证行车安全。

首先，在疲劳寿命分析中，需要进行材料的应力和应变分析。

根据车架的几何形状和所受的载荷条件，可以使用有限元分析方法对车架进行建模，并计算车架各个部位的应力和应变分布。

通过这一步骤，可以得到车架在循环载荷下的受力情况。

其次，在知晓车架的应力和应变分布后，需要进行疲劳寿命预测。

疲劳寿命预测是通过使用经验公式或材料的S-N曲线，将应力幅值和循环次数进行匹配，以确定车架在循环载荷下的寿命。

根据材料的疲劳性能和加载情况，可以预测车架在不同循环载荷下的疲劳寿命。

此外，疲劳寿命分析还需要考虑到材料的变形和应力集中情况。

材料的可塑变形会导致结构在受载过程中的局部应力升高，从而影响其疲劳寿命。

因此，在进行疲劳寿命分析时，需要对车架的变形情况进行分析，并采取适当的设计措施来降低应力集中。

在实际的车架设计过程中，还需要考虑到不同材料的选择和优化。

不同材料的抗疲劳性能不同，因此，在进行车架设计时，需要选择适当的材料并进行结构的优化，以提高车架的疲劳寿命。

此外，在进行材料选择和优化时，还需要考虑到材料的成本、加工性能以及环境要求等因素。

最后，为了确保车架结构的安全可靠性，还需要进行疲劳试验验证。

通过对车架样件进行实验加载，可以验证疲劳寿命分析的准确性，并对车架的设计进行优化。

疲劳试验还可以为车架的维修保养提供参考，预测车架在实际使用中的寿命。

综上所述，汽车底盘车架设计中的疲劳寿命分析是确保车架结构安全可靠性的重要环节。

通过对车架的应力和应变分析、疲劳寿命预测以及材料选择和优化等步骤，可以保证车架在循环载荷下的使用寿命。

汽车底盘车架设计中的材料疲劳分析在汽车底盘车架设计中，材料疲劳分析是一个非常重要的环节。

疲劳是指材料在受到交变载荷作用后，由于循环应力的累积导致材料发生破坏的现象。

而在汽车底盘车架上，由于长时间承受着各种道路条件下的载荷作用，材料的疲劳问题尤为突出。

为了确保汽车底盘车架的安全性和耐久性，对材料的疲劳行为进行分析是必要的。

疲劳分析的主要目的是预测材料在循环载荷下的寿命，并找出可能导致失效的主要因素。

在进行材料疲劳分析时，可以采用多种方法和工具。

首先，为了确定材料的疲劳性能，可以进行试验测试。

常用的试验方法包括S-N曲线试验、屈服试验和冲击试验。

通过这些试验，可以获取到不同应力水平下材料的寿命数据，从而对材料的疲劳性能进行评估和比较。

其次，在计算疲劳寿命时，需要考虑到材料的强度和应变的作用。

通常，可以采用疲劳强度估计方法来评估材料的寿命。

其中，常用的方法有正常应力分析法和奥兰鲍姆邻应力法。

这些方法主要是基于概率统计理论，通过考虑载荷历史和应力集中因素来估计材料的疲劳寿命。

同时，为了更准确地评估材料的疲劳行为，还需要考虑到材料的应力情况和应力集中因素。

底盘车架在实际使用时，由于复杂的道路条件和车辆负荷，使得车架上的应力水平和应力集中情况较为复杂。

因此，在进行材料疲劳分析时，需要考虑到这些影响因素，并进行相应的计算和分析。

此外，在进行材料疲劳分析时，还需要考虑到材料的局部应力和应力历史。

在汽车底盘车架上，存在着大量的焊接接头和连接部位，这些部位往往是材料发生疲劳失效的主要位置。

因此，疲劳分析时需要将焊接接头和连接部位的应力情况考虑在内，并进行相应的计算和评估。

最后，在进行材料疲劳分析时，还需要考虑到材料的使用环境和工作条件。

汽车底盘车架在实际使用时，承受着复杂的道路条件和车辆负荷，这些因素将直接影响到材料的疲劳寿命。

因此，在进行材料疲劳分析时，需要考虑到这些因素，并进行相应的计算和分析。

总之，材料疲劳分析在汽车底盘车架设计中具有重要的意义。

探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化汽车副车架是汽车底盘的重要组成部分，支撑着发动机、变速箱、驾驶舱等重要零部件。

在汽车运行过程中，副车架需要承受汽车行驶、转弯、遇到颠簸路面等复杂环境下的力和振动，因此需要具有良好的强度和稳定性。

为此，对汽车副车架进行强度模态分析及结构优化是非常必要的。

汽车副车架的强度模态分析是指对副车架进行力学分析，验证其在各种载荷情况下的强度。

具体来说，需要进行以下步骤：1. 副车架几何建模：基于汽车零部件CAD三维模型数据，对副车架进行几何建模，包括尺寸、形状、壁厚等参数。

2. 材料选用：对副车架所用材料进行材料力学性能测试，确定材料的弹性模量，泊松比等属性。

3. 载荷选用：根据副车架的使用环境和工况，确定所需的载荷方向和大小，如定向载荷、均匀载荷等。

4. 边界条件设置：需要对副车架进行边界条件的设置，包括初始条件和边界力，如支撑刚度、支撑位置等。

5. 强度模态分析：采用有限元方法（FEM）进行强度模态分析，求解副车架在各种载荷情况和工况下的静态和动态应力分布情况，以验证其强度。

分析结果表明，汽车副车架的特征频率对于汽车固有频率的负荷有很大的影响。

一方面，在提高刚度的同时需要保持强度和减轻质量的平衡。

另一方面，在副车架的强度模态优化中，要考虑到不同零部件的相互作用以及较低的噪音和振动水平。

根据副车架的强度模态分析，可以采取以下措施进行结构优化：1. 采用新的材料和制造工艺，如复合材料、铝合金、焊接等，以提高副车架的刚度和强度，并减轻质量。

2. 在副车架的设计中加入加固件、加强销、增加壁厚等措施，以提高副车架的强度。

3. 通过结构调整、减少焊接接头、优化节点设计等方法，改善副车架的疲劳寿命。

4. 优化副车架的几何形状和结构布局，以提高副车架的刚度和稳定性，并减少噪音和振动。

总之，强度模态分析及结构优化对于汽车副车架的设计和制造至关重要，可以提高汽车底盘的强度和稳定性，进而提高汽车的安全性和驾驶舒适性。

10.16638/ki.1671-7988.2019.14.038副车架结构疲劳耐久仿真分析杨劲飞，宋豪，何正轰，商乃钜（广西艾盛创制科技有限公司，广西柳州545000）摘要：某车企对正在研发的某车型进行可靠性道路耐久试验过程中，发现后副车架某位置发生开裂，开裂的产生影响了可靠耐久性能评估。

为快速解决开裂问题，利用有限元方法对副车架进行仿真。

主要思路：将试验场采集得到的路面激励信号加载到在多体动力学悬架模型中，然后提取出硬点动态载荷，最后将动载荷作为耐久仿真输入，对副车架进行结构疲劳耐久仿真分析，根据仿真结果对开裂位置进行原因分析，并提出有效性参考建议，为提高副车架寿命提供有利的数据支持。

关键词：副车架；开裂；有限元；动力学；耐久仿真中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)14-117-03Sub-fame structure and fatigue simulation analysisYang Jingfei, Song Hao, He Zhenghong, Shang Naiju（ASIN Innovative Design and Manufacturing Co., Ltd., Guangxi Liuzhou 545000）Abstract: During the reliability road durability test of a vehicle being developed by a car company, it was found that cracking occurred in a certain position of the sub-frame, and the cracking affected the reliable durability performance evaluation. In order to solve the cracking problem quickly, the finite element method is used to simulate the sub-frame. The main idea: The road excitation signals collected from the test site are loaded into the multi-body dynamic suspension model, then the dynamic load of hard point is extracted, and finally the dynamic load is used as the durability simulation input.Based on the simulation analysis of the structure fatigue and durability of the sub-frame, the reason analysis of the crack position is carried out according to the simulation results, and the effective reference suggestions are put forward to provide favorable data support for improving the service life of the sub-frame.Keywords: sub-frame; cracking; Damage theory; Finite element; dynamics; durability simulationCLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)14-117-03引言副车架作为汽车底盘重要零件，在车辆日常行驶过程中，受到来自路面载荷的直接作用，副车架结构设计的合理性以及在恶劣工况作用下疲劳耐久寿命的设计，是所有汽车企业以及用户所关心的重要问题。

探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化汽车副车架是汽车底盘的重要组成部分，承载着车身重量和悬挂系统的力量。

其强度和刚度对于汽车的稳定性和安全性具有重要影响。

在汽车设计中，副车架的强度模态分析和结构优化是至关重要的。

强度模态分析是指利用有限元方法对汽车副车架进行力学分析，评估其在不同载荷下的应力和变形情况。

通过分析副车架的强度分布以及可能的应力集中点，可以确定设计中的弱点，并采取相应的措施加强设计。

还可以找出可能出现的疲劳裂纹和断裂位置，以提前进行预防和修复。

在进行强度模态分析后，可以根据分析结果对副车架进行结构优化。

优化主要包括减少材料使用、降低整体重量、增加局部刚度等。

通过结构优化，可以提高副车架的强度和刚度，提高汽车的稳定性和操控性能。

优化还可以降低副车架的噪音和震动，提高乘坐舒适性。

结构优化的方法主要有拓扑优化、形状优化和尺寸优化等。

拓扑优化是指在给定设计空间的条件下，通过排除或改变材料分布的方式，寻找最优的结构形式。

形状优化则是在给定材料分布的条件下，通过改变结构的形状，优化其性能。

尺寸优化是在给定结构形状的条件下，通过调整部件的尺寸，优化结构的性能。

在进行结构优化时，还需要考虑到副车架的制造和装配要求。

因为副车架是汽车底盘的一部分，需要与其他部件进行配合，因此结构优化的结果必须符合制造和装配的要求。

还要考虑到材料的成本和可获得性，选择合适的材料和制造工艺。

汽车副车架的强度模态分析及结构优化是汽车设计中非常重要的部分。

通过对副车架进行强度模态分析，可以评估其强度和刚度，并找出可能的弱点和疲劳裂纹位置。

在此基础上，可以进行结构优化，提高副车架的性能和安全性。

在进行优化时还需考虑到制造和装配的要求，以及材料的成本和可获得性。