汽車零部件結構性能分析及關鍵部件輕量化設計


汽車的發明為人類工業文明的發展帶來了有效的進步,也為人們的生活提供了很大的便利,但同時也帶來了交通事故、環境污染、能源危機等巨大的風險。 目前,汽車全球使用量逐年上升,石油消費量占世界石油消費總量的46%。 在世界各資源人均消費量持續下降的情況下,汽車在保證其結構和性能的同時,需要滿足環境保護、節能等要求。 在汽車開發過程中,零部件結構性能的好壞直接關系到汽車的質量,而零部件的輕量化設計能給企業帶來更大的競爭力。 因此,分析汽車主要零部件的性能及其輕量化設計,將有助于汽車企業,提高企業的市場競爭力,那么,下面一起了解下汽車零部件結構性能分析及關鍵部件輕量化設計吧!
汽車零部件結構的性能分析
汽車的開關件在整個汽車系統中非常重要,主要指可對汽車進行開關的部件,包括前后門、前室蓋、后門、天花板組件等,多通過鉸鏈方式連接。 開關對尺寸、公差要求很高,其制作工藝也非常復雜,安裝時所需附件很多,有柔軟性、牢固性、密封性等多種安裝要求,如果不能保證這些要求,汽車的質量和性能將受到嚴重影響。 前門作為汽車的開關件之一,其使用率非常高,結構模式是影響車輛頻率的重要因素。 車門結構模式需要錯開路面載荷的激振頻率和車輛的頻率,防止車輪不平衡引起的激振頻率紊亂。 關于車門模式頻率,需要避開特定的頻率區間,以滿足前門模式性能的要求。
輕量化研究途徑
近年來,世界汽車企業都在追求汽車輕量化,輕量化技術也在不斷發展和完善,目前汽車輕量化主要采取結構優化、新型材料使用、先進制造技術三種方式。
結構優化設計
汽車零部件采用傳統的設計方案。 這是主要在計算機技術不發達時期使用的方法,但由于這種方式是設計者依靠多年的經驗進行結構設計,所以設計者利用經驗判斷各種假設的方法非常費時,所提出的改進方案是否可用也不清楚,所以現在比較少采用交互設計方法,設計者運用自身的理論知識進行方案優化,然后進行有限元分析。 該方法主要采用計算機進行預設計,對設計者要求不高,企業投資小、方便快捷,同時能提高設計效率,滿足設計要求。 直接使用計算機軟件進行分析,引入需要優化的函數后,使用軟件進行分析得出結果。 這種方式可以大限度地滿足設計要求,但軟件分析往往存在一定的差異。 有差異時需要人工干預分析,對設計者的能力要求很高。使新材料輕量化
近年來,各汽車制造商將原來使用的鋼材更換為高強度鋼,以達到減少材料厚度、降低整車質量的目的,但高強度鋼板在加工時的技術復雜,許多中小企業沒有能力構建其必 備工序。 使用新材料進行輕量化需要交互設計方法,零件各數據設定完畢后嵌入有限元分析軟件,使用新材料進行零件分析驗證,部分結構有差異時進行優化,根據優化數據改進零件,實現輕量化
用先進技術進行輕量化
汽車零部件隨著計算機的發明,這種方法得到了迅速的發展。 這主要是結構分析的產物,事項可以簡單歸零后再歸零。 該方法主要分為預處理、求解、后處理三個階段,預處理主要進行模型的建立分析,將求解域離散化為有限單元,準確建立單元類型,定義材料特性,建立和完善邊界條件; 求解主要是計算得到的模型文件; 后處理主要是確認模擬結果,得到分析報告。
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