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1、某汽車扭力梁的實驗分析及其結構優(yōu)化
隨著中國汽車產量的不斷增加,能源短缺和環(huán)境污染已經成為中國汽車產業(yè)
可持續(xù)發(fā)展的突出問題。輕型汽車成為當今節(jié)約型社會發(fā)展的需要。
面對日益嚴峻的環(huán)境問題和能源短缺,輕量化是當前汽車領域一個十分迫切
的問題。本文以某汽車扭力梁為研究對象,首先選取實驗測試設備,了解實驗測試
工作原理，搭建實驗平臺，利用動態(tài)信號分析測試系統(tǒng)和模態(tài)測試軟件LMS對扭
力梁工作應力和自由模態(tài)分別進行實驗測試,獲取扭力梁在扭轉工況下的應力以
及自由狀態(tài)下固有頻率，借助有限元軟件HyperWorks完成了扭力梁有限元模型
的建立和仿真分析,通過與實驗測試結果對比,驗證了有
2、限元模型搭建與數值仿
真分析的正確性。
基于正確的有限元模型,進行向前制動、向后制動、側向左和單側深坑工況
下的約束及力的加載并進行分析,隨后分析計算扭力梁優(yōu)化前的扭轉剛度。以此
為基礎,分析了部件厚度對扭力梁質量、扭轉剛度、最大應力和一階固有頻率的
影響,選取縱臂厚度、橫梁厚度、彈簧座厚度和輪軸板厚度四個部件厚度參數為
優(yōu)化變量。
采用正交試驗優(yōu)化方法,選用縱臂、橫梁、彈簧座和輪軸板厚度為變量因素,
以扭力梁質量、扭轉剛度、最大應力和一階固有頻率為優(yōu)化目標,對部件厚度組
合進行分析,并將結果進行仿真分析。由結果得知,采用單一評價指標難以實現(xiàn)扭
力梁工作性能指標;隨后以其加
3、權組合構建目標函數優(yōu)化研究,優(yōu)化結果表明采
用扭力梁質量、扭轉剛度、最大應力和一階固有頻率的組合加權目標函數進行部
件厚度組合優(yōu)化,能夠獲得較優(yōu)的厚度組合,控制其指標在較好的范圍,提高扭力梁結構優(yōu)化效果。
,借助軟件Design-Expert建立部件厚度
與四個評價目標之間的函數求解部件厚度最優(yōu)組合,所以,在汽車零部件結構優(yōu)
化研究中應用比較廣泛。采用BBD式驗設計將部件厚度組合合理分布，利用響應
面法分別建立了扭力梁質量、扭轉剛度、典型工況下最大應力和一階固有頻率的
二次多項式響應面模型,并對四個模型進行了優(yōu)化。
以四個響應面模型為目標函數,在相應約束范圍內對扭力梁部件厚度組合進
行優(yōu)化,得到縱臂厚度4.5mm橫梁厚度3.5mm,彈簧座厚度3.0mm,輪軸板厚度
5.5mm,并對優(yōu)化后扭力梁模型進行數值仿真分析,優(yōu)化后扭力梁與優(yōu)化前相比減
重1.6Kg,達到了優(yōu)化效果。
某汽車扭力梁的實驗分析及其結構優(yōu)化
