基于HyperMesh的副簧支架优化
基于HyperWorks的某重卡副簧支架轻量化设计
10.16638/ki.1671-7988.2016.08.037基于HyperWorks的某重卡副簧支架轻量化设计邢国栋，李海波（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：采用CATIA三维软件建模，运用HyperWorks对零部件进行有限元分析，对某重型载货车副簧支架进行应力分析，得出分析结果，从分析结果得出可优化部位，在不影响支架可靠性的前提下，实现该支架的轻量化设计。
关键词：副簧支架；CATIA；HyperWorks；有限元分析；轻量化设计中图分类号：U465 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2016)08-117-02Lightweight Desigan of A Heavy Truck Leaf Spring Bracket Based on HyperWorksXing Guodong, Li Haibo( Anhui Jiang Huai Automobile Corp, Anhui Hefei 230601 )Abstract:Using CATIA 3D modeling software, using HyperWorks for parts of finite element analysis and for heavy-duty truck leaf spring bracket stress analysis. The analysis results from the analysis results that can optimize the site, under the premise of not affecting the reliability of support to achieve lightweight design of the bracket.Keywords: Leaf Spring Bracket; CATIA; HyperWorks; Finite Element Analysis; lightweight designCLC NO.: U465 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)08-117-02引言采用主副簧结构的板簧悬架，在载重量较小时，只有主簧起承载作用，副簧不起作用；当载重量增加的一定程度后，由于副簧与副簧支架接触，从而使主簧与副簧同时作用，增加悬架的承载能力。
51_铰链安装支架形貌优化分析_张蓉
Altair 2011 HyperWorks 技术大会论文集铰链安装支架形貌优化分析张蓉上海世科嘉车辆技术研发有限公司 上海 201209摘 要：本文针对某车型后备箱铰链车身侧安装支架刚度较弱的问题，利用 HyperWorks软件的 OptiStruct 形貌优化功能，优化了安装支架加强筋布置，提高了支架刚度。
形貌优化 通过软件对模型的自动迭代计算， 寻找到最佳的加强筋布置方法， 分析结果表明该方法能有 效提高支架刚度。
形貌优化为支架的加强筋布置提供了快捷、有效的途径。
关键词：支架，加强筋布置，OptiStruct，形貌优化1 概述汽车后备箱盖是通过铰链安装到车身， 在后备箱盖和车身上的铰链安装位置均有一安装 支架，铰链直接安装在支架上。
支架为铰链安装提供平台，同时将后备箱盖经由铰链传递过 来的载荷传递给车身，因此，支架结构除了要求提供安装平面外，还要求有足够的刚度以抵 抗载荷引起的变形， 否则将引起铰链位置移动太大甚至安装塌陷， 从而造成后备箱盖开闭困 难甚至脱落。
铰链安装支架是薄的钣金结构， 为了不增加材料重量， 这类结构通常是在安装面周围通 过冲压加强筋的方式来实现支架刚度的提高。
由于加强筋的布置方式不同， 会出现各种设计 方案，要寻找到合适的设计方案需要不停的更改结构、不停的验证分析。
目前，有限元分析 方法的广泛应用已经为设计大大缩短了周期和成本， 但是依靠我们的经验来设计支架加强筋 的布置，仍然要通过反复的设计、有限元分析、改进、再分析，才能找到满意的结构，该结 果还未必是最优的。
HyperWorks 产品的优化软件 OptiStruct 提供了若干优化功能， 形貌优化 （Topography） 专门针对板形结构提供了一种寻找最优加强筋分布的概念设计方法， 用于设计薄壁结构的强 化压痕，在不增加重量的同时能满足强度、刚度、频率等要求。
利用形貌优化功能，通常在 设计之初就能找到加强筋的最优布置方法， 也可用于后期改进结构， 本文就将该功能用于改 进现有结构的加强筋布置以提高支架刚度。
基于HyperWorks的某重型卡车板簧支架轻量化设计
基于HyperWorks的某重型卡车板簧支架轻量化设计晏全周【摘要】文章利用有限元分析软件HyperWorks平台建立某重型卡车的前板簧支架的拓扑空间,通过拓扑优化实现板簧支架的最优化的降重方案,进而在三维设计软件CATIA中进行模型的优化设计,最后通过对优化结构的应力分析校核优化结构的合理性,实现板簧支架降重目标.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】4页(P43-46)【关键词】板簧支架;拓扑;降重;结构优化【作者】晏全周【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司重型商用车研究所,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】U469.6前言板簧支架是重型卡车连接车架与钢板弹簧的重要零部件，其承受来自钢板弹簧的复杂的作用力。
在汽车设计中板簧支架作为 A类件（最重要的零部件类），设计时对其强度有着较高的要求。
而随着近年来全国各地限超限载政策法规的出台，以及国家对整车质量与公告法规一致性的检查，车辆零部件的轻量化越来越受到主机厂以及用户的重视。
重型卡车上板簧支架在设计初期要求在满足强度的前提下减少其自身重量，以满足强度和轻量化需求。
本文以某重型轻量化牵引车板簧支架为优化设计对象，应用CAE分析软件HyperWorks平台中的OptiStuct模板，利用拓扑优化技术，模拟板簧支架受力工况，得到拓扑骨架模型，从而建立板簧支架的优化模型，根据优化结果对板簧支架进行重新设计，并对优化设计合理性进行反向有限元分析验证，在满足强度要求的同时达到减重的目标。
1、拓扑优化设计方法1.1 变密度法拓扑优化是一种根据设定载荷、约束条件以及优化目标而寻求结构材料的最合理分布的一种方法。
拓扑优化之前需进行三要素设定：设计变量、目标函数和约束条件。
对于常用的连续体结构拓扑优化，具体实施方法有均匀法、变密度法、渐进结构优化法等。
变密度法是拓扑优化设计中常用的方法，其采用材料属性描述方式，其基本思想是引入一种假想的密度可变材料，建立物理参数（例如弹性模量、泊松比、许用应力等）与材料的密度之间的关系。
王纯_基于HyperWorks的悬置支架NVH性能优化
基于HyperWorks的悬置支架NVH性能优化The NVH Optimization Analysis of the Suspension Bracket Based on HyperWorks王纯李翠霞雷应锋张力长安汽车北京研究院，北京100089摘要：本文应用澳汰尔（Altair）公司的HyperWorks软件，建立了某车型悬置支架有限元模型，对其进行模态分析及优化，提高了车身的NVH性能。
关键词：HyperWorks 悬置支架模态NVH 有限元Abstract: The article achieved the mode optimization analysis of suspension bracket, and the CAE model of the bracket is operated by HyperWorks. The project improved the NVH performance of the car.Key words:HyperWorks，Suspension Bracket，Mode，NVH，CAE1 概述随着顾客对汽车质量要求的不断提升，汽车振动噪音品质问题已经成为设计者考虑的重要因素之一。
悬置支架是连接悬置和车身的零件，具有重要的隔振作用。
在汽车研发前期，不仅悬置支架需要具有一定的强度和刚度，支架连接周边承载零部件的结构也需要一定的强度和刚度，这样才能在遭受各种干扰力作用下，保证发动机的强度，避免发生干涉及其他影响，对整车舒适性和振动噪声水平也具有重要的影响。
对某轻型客车的整车进行NTF、VTF分析，结果显示在特定发动机转速下振动噪音出现突然恶化现象。
初步判断发动机后悬置支架的刚度不足，模态值偏低，是导致整车振动噪音恶化的重要原因之一。
为了进一步确认问题发生的根本原因以便实施有效整改，本文进一步通过模态分析，对该悬置支架进行优化。
工程中，对结构的模态分析通常有解析法和实验法两种，即有限元模态分析和实验模态分析。
基于Hypermesh的前副车架结构优化
基于Hypermesh的前副车架结构优化张泽豫;焦志勇;赵鹏;苏仕见【摘要】建立某款车型的前副车架的几何模型,运用Hypermesh在已建立的几何模型上基础上进行网格划分,根据实际实际情况定义边界条件与施加载荷,完成有限元模型的建立;分析计算在相应载荷与边界条件下副车架的静态刚度、强度,并进行模态分析;分析表明,副车架强度符合使用要求,但是该车架的二阶模态与发动机中高转速时激振频率较为接近从而可能会产生共振;针对该问题提出相应的优化方案.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)019【总页数】4页(P42-44,100)【关键词】副车架;模态分析;结构优化【作者】张泽豫;焦志勇;赵鹏;苏仕见【作者单位】天津科技大学机械工程学院,天津 300222;天津科技大学机械工程学院,天津 300222;天津科技大学机械工程学院,天津 300222;天津科技大学机械工程学院,天津 300222【正文语种】中文【中图分类】U463前言汽车前副车架不仅是作为汽车悬挂连接部件与车身之间的一种辅助装置，同时也是汽车底盘中重要零件之一，该结构常见于采用承载式车身的车型中。
副车架的作用是阻碍振动和噪声的传播，减少其进入车厢，因此在主要出现在豪华的轿车和越野车上，有些汽车还在引擎装上副架。
传统的承载式车身没有副车架，其悬挂直接与车身钢板相连的，所以前后车架的悬挂摇臂机构都为散件，易与路面、发动机激励产生共振。
在副车架诞生以后，可以将前后悬挂装在副车架上，构成一个车架总成，然后再统一安装到车身上。
本文通过对副车架与前车架的连接的优化，以及对局部结构的优化来降低可能发生共振的概率。
1 副车架模型的建立本文研究工作中，主要采用有限元前处理软件 Hyper-mesh建立汽车前车架有限元模型。
如图所示，为本有限元建模的基本流程[1]，其中各操作所需的具体研究工作如下：图1 有限元建模流程1）几何模型的清理与简化。
基于HyperWorksOptiStruct的空调电机支架优化设计
基于HyperWorks/OptiStruct的空调电机支架优化设计The Optimization Of Bracket-MotorIn Air-Conditioner Based On HyperWorks/OptiStruct胡文刚朱国生李忠华(苏州三星电子有限公司江苏苏州215021)摘要：本文针对某型号空调的电机支架的轻量化并高性能化的问题，采用Altair公司的HyperWorks/OptiStruct进行了拓扑优化和形貌优化设计，得到了合理的材料分布和加强筋分布形式。
优化后的结构相比原始结构，重量减轻4.6%的同时，刚度提升53.2%，达成设计目标。
该支架优化设计的思路，提高了设计效率，可为后续相关零部件的设计提供参考和借鉴。
关键词：空调电机支架拓扑优化形貌优化频响分析Abstract: In this paper, topology and topography optimization in HyperWorks/OptiStruct was completed successfully for the light-weight design with high performance of an AC bracket-motor , while the rational material distribution and reinforcing rib distribution were obtained. The design target was achieved with the weight of the optimized structure decreased by 4.6% and stiffness increased by 53.2%. This method of bracket-motor optimization can improve the efficiency of design work. The results can be referenced for the design and further improvements of the relevant parts.Key Words：AC Bracket-motor, Topology, Topography, Frequency response, HyperWorks1 概述用户对高品质生活的极致追求以及国家能效标准的提高，使得空调室外机的噪音性能越来越多的受到关注。
基于Hypermesh的板簧悬架模型建立与验证
基于Hypermesh的板簧悬架模型建立与验证徐论意【摘要】In the process of the frame strength analysis, leaf-spring suspension model is very important, which directly affects the accuracy of the results. In this article, the finite element model is established by the pre-processing software Hypermesh and the results are calculated by the post-processing software Msc.nastran. At the same time, the calculation results are compared with the experimental data, proved the reasonability of leaf-spring suspension model.%在车架强度分析过程中，板簧悬架模型的至关重要，其直接影响分析结果的准确性。
本文利用前处理软件Hypermesh 建立有限元模型，后处理软件 Msc.nastran计算出结果。
同时将计算结果与试验数据作对比，证明了板簧悬架模型的合理性。
【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P101-103)【关键词】车架;板簧悬架;有限元【作者】徐论意【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U463.8CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)01-101-03 在车架强度有限元分析过程中，板簧悬架模型至关重要，其直接关系到车架强度分析的准确性。
基于HyperMesh的某乘用车发动机悬置支架轻量化设计
基于HyperMesh的某乘用车发动机悬置支架轻量化设计张永康;廖武;梁林;李龙晶;苗文杰【摘要】文章利用有限元分析软件HyperMesh建立某乘用车发动机悬置支架的CAE模型，通过模拟整车工况对其进行受力分析，根据应力云图分布情况设计悬置支架的最优化降重方案。
结合三维设计软件CATIA对悬置支架的三维模型进行结构优化，最后对优化结构再行应力分析校核，确保优化结构的合理性，以实现降重目标。
%This paper by using the finite element analysis software HyperMesh to establish the CAE model of a passenger car engine mount bracket, and performed stress analysis of it under the vehicle condition. According to the distribution of the stress nephogram, formulate an optimization scheme to reduce the weight of the bracket, then optimize the structure of the 3D model by CATIA. Finally recheck the reliability of the optimized structure of the new bracket, to verify the rationality of the scheme, and realize lightweight design.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】3页(P110-112)【关键词】悬置支架;应力分析;结构优化;降重【作者】张永康;廖武;梁林;李龙晶;苗文杰【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601;安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601;安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601;安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601;安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U463.82CLC NO.: U463.82 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-110-03发动机悬置支架是乘用车连接发动机和悬置总成的重要零部件，其承受来自动力总成的复杂的力和力矩。
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10.16638/ki.1671-7988.2018.20.023
基于HyperMesh 的副簧支架优化
郭雷1，汪志贤2
（1.安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601；2.安庆安簧汽车零部件有限公司，安徽 安庆 246131） 摘 要：文章针对某轻型货车副簧支架在试验中出现的开裂问题，运用有限元分析软件，以增加强度、降低重量为目标进行优化设计，最终方案效果明显。
有限元分析方法的采用缩短了问题解决周期，保证了优化效果，为解决类似开裂问题提供了一个有效途径。
关键词：副簧支架；有限元分析；结构优化
中图分类号：U469.2 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)20-66-02
Optimization of Auxiliary Spring Bracket Based on HyperMesh
Guo Lei, Wang Zhixian
（1.Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd. Anhui Hefei 230601; 2.AnQing Anhuang Automobile Part Co., Ltd. Anhui Anqing 246131）
Abstract: Aiming at the cracking problem in the test of a light truck vice-spring bracket, the finite element analysis software is used to optimize the design with the aim of increasing the strength and reducing the weight, and the final scheme has obvious effect. The adoption of the finite element analysis method shortens the solution cycle of the problem, guarantees the optimization effect, and provides an effective way to solve the similar cracking problem. Keywords: auxiliary spring bracket; FEA; structural optimization
CLC NO.: U469.2 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)20-66-02
前言
货车常见的后悬架是由主簧和副簧组成的复式钢板弹簧总成实现变刚度特性，副簧安装在主簧上面，载荷较小时只有主簧工作，载荷增至一定值，副簧与副簧支架接触，副簧作用，板簧总成刚度增加，这种结构既保证了轻载状态下的整车平顺性，也兼顾了重载情况下的承载性。
本文针对复合支架在试验过程中出现的开裂问题，运用有限元分析软件HyperMesh 对副簧支架进行优化，解决该支架的强度问题的同时进行轻量化设计，降低材料用量。
1 副簧支架开裂问题解决
1.1 副簧支架试验问题分析
在整车试验中，副簧支架折角位置出现一处裂纹，裂纹长度约13mm 。
故障如图1所示。
图1 副簧支架根部开裂
副簧支架仅承受垂直向上的力，根据车型状态，该力大小为25871N 。
将副簧支架进行实体网格划分，共划分单元
32963个，为了保证与实际状态符合性，截取部分纵梁进行
作者简介：郭雷，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。
郭雷 等：基于HyperMesh 的副簧支架优化
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网格划分。
根据上述工况，在副簧支架下接触面施加均布力，同时对纵梁两端进行约束。
图2 副簧支架有限元分析模型
模型创建成功后，导入Nastran 进行计算，得到如图3的应力图。
图3 副簧支架整体及局部应力图
开裂位置出现应力集中现象，最大应力值112.6MPa ，长期反复受力出现开裂问题。
1.2 副簧支架的加强
为了缓解开裂部位的应力状态，在该副簧支架中间部位增加厚度为8mm 的加强筋，加强前后状态对比如图4。
图4 副簧支架加强前后对比
同样对加强后的副簧支架进行有限元分析，开裂位置最大应力降低为89.4MPa （如图5所示），应力值降低20.6%，加强效果明显。
图5 加强后模型及局部应力
2 副簧支架的轻量化
增加加强筋虽然解决了支架强度问题，但该副簧支架的
重量也从3.17kg 增加到3.43kg ，重量增加8.2%，这与目前的轻量化趋势相反，因此需要对支架进行轻量化设计。
整体降重方案为：取消新增的加强筋，同时调整开裂位置特征，切除应力较小部分的金属。
按照上述方案轻量化后的副簧支架重量为2.28kg ，降重比率28.08%。
图4 车架三维数模
按照同样的方法，对轻量化后的副簧支架强度进行分析，在工况未变的情况下，开裂位置应力降低到89.29MPa ，应力降低20.7%，支架总体应力285.2Mpa ，安全率1.12，强度满足使用要求。
图5 轻量化后支架应力分析
3 结论
本文通过有限元分析的方案解决副簧支架开裂问题，并在解决问题的基础上进一步进行轻量化设计，降重效果明显。
有限元分析方法的使用缩短了解决问题的周期，保证了优化的效果。
参考文献
[1] 陈家瑞.汽车构造[M].人民交通出版社.
[2] 王钰栋.HyperMesh ＆HyperView 应用技巧与高级实例[M].机械工
业出版社.
[3] 陈耀明.汽车悬架论文集[C].苏州大学出版社.。