基于OptiStruct的档泥板支座结构优化

1 概述

       重型汽车档泥板作为汽车的重要附件，其主要有两方面的作用，其一是与整车配套，可以美化整车外观，其二是能够对车身及车辆其它零部件起到较好的防石击与污染等保护作用。档泥板支座作为档泥板与车身固定连接的骨架，合理的档泥板支座结构，一方面可以有效满足去使用需求，另一方面可以降低重量从而达到降本的目的。本文在现有挡泥板支座结构上进行降本改进分析，主要是基于HyperWorks软件进行模态频响分析从而达到降本改进的目的。

2 有限元分析

       重型卡车档泥板是通过支座与车架纵梁相连接，为了更好的分析档泥板支座的强度，截取车架纵梁的一段作为支座固定支架，简化后模型如图1所示。

       2.1 模型建立

       档泥板支座系统由档泥板、钢管、支架底座，挡泥板、钢管、车架都采用一阶SHELL单元模拟，网格基本尺寸为10mm，支架底座采用一阶四面体模拟。稳定杆系统整体单元总数为147625，节点总数为67988。前处理为HyperMesh，分析求解器为RADIOSS，后处理采用Hyperview。前处理后模型加载方式如图2所示，车架两约束123456自由度，频响激励位置为约束。材料参数如表1所示。

       2.2 原始结构分析

       根据重卡行驶的实际情况，路面对轮胎激励主要体现在Z向，因而本文主要分析Z向激励对档泥板支座的影响。如图3所示分别是原始支座结构以及有限元分析结果，支座的米塞斯应力值为236.5，其值小于材料的屈服值。因而可以通过更改支座结构进行减重降本。

       2.3 新结构

       基于原始模型CAE分析结果，对应力偏小的区域进行有目的的减重，并综合考虑工艺装配的可行性，提出了如图4的三种新方案。其中三种方案相对于原始方案重量分别下降了10.1%、11.2%、9.1%。

3 结果分析

       如图5-7所示，三种改进方案的结果，激励频率依次为15.48Hz、15.49Hz、15.72Hz，米塞斯应力值依次为292.1MPa、274.9MPa、233.1MPa，方案1应力值超过材料屈服值，方案二应力值接近材料屈服值，方案三应力值小于材料屈服值，安全系数最高。综合以上分析可知，方案三是最优方案。 

4 结论

       本文应用HyperWorks软件对不同减重方案进行频响分析，得出方案三是最优方案，为技术降本提供了依据。

5 参考文献

[1] 李晓，王俊元，《基于 HyperWorks 的汽车挡泥板结构拓扑优化设计》《电子测试》2012 
年第 1 期：4-8 
[2] 吕晓珍、惠亦奇、孙鹏，《某重型越野汽车挡泥板改进优》，《汽车实用技术》2 0 1 5 年
3 期：31-32