基于FEMFAT的副车架结构优化
1 CAE 在上海大众底盘科的应用
CAE在底盘零部件开发中的应用：
1: 结构设计(耐久)
2: 结构优化
3: 试验对标
4: 问题根因查找
5: 工艺制定参考
6: 结构分析和寿命预估
分析范围：主要应用在与结构相关的问题。
如：刚度(含模态)、强度、稳定性，疲劳寿命。
2 模块化平台副车架FEA结构分析内容
3 疲劳寿命(台架试验仿真)
4 FEMFAT疲劳计算
按照标准，对载荷循环次数要求大于863次，FAMFET计算寿命结果为大于940 次。
5 FEMFAT疲劳分析
应用FEMFAT疲劳分析软件，仿真副车架多通道疲劳台架试验，计算得到零件易损伤 区域和损伤值。
结合疲劳和断裂理论、加工、材料学等知识，可以准确地预测副车架疲劳台架试验易产生裂纹失效位置。
疲劳裂纹萌生机理裂纹源起源于高应力处。
一般来说，有两种部位将出现高应力：
1,应力集中处；对于副车架，孔、切口、 刀口、大变形处等以及焊接应力集中。
2,构件表面。对于副车架，表面拉伤、腐蚀等。
一般来说，有两种部位将出现高应力：
1,应力集中处；对于副车架，孔、切口、刀口、大变形处等以及焊接应力集中。
2,构件表面。对于副车架，表面拉伤、腐蚀等。
一般来说，有两种部位将出现高应力：
1,应力集中处；对于副车架，孔、切口、刀口、大变形处等以及焊接应力集中。
2,构件表面。对于副车架，表面拉伤、腐蚀等。
一般来说，有两种部位将出现高应力：
1,应力集中处；对于副车架，孔、切口、刀口、大变形处等以及焊接应力集中。
2,构件表面。对于副车架，表面拉伤、腐蚀等。
一般来说，有两种部位将出现高应力：
1,应力集中处；对于副车架，孔、切口、刀口、大变形处等以及焊接应力集中。
2,构件表面。对于副车架，表面拉伤、腐蚀等。
6 副车架结构优化
问题的提出：
试验结果显示，不论如何调整工艺，每次台 架试验在U1支撑下U型槽处均出现裂纹；试 验结果和FEA分析一致。
说明此处结构不合理。
7.改进方案及FEMFAT计算结果
失效分析
裂纹位于副车架两侧U1支承处下片U型槽底端，左侧局部结构如图8所示；右侧结构与其对称。开槽是为了削弱U1支承附近结构刚度，降低其对焊缝的依赖 ,起到保护焊缝的作用；同时满足装配需求。但此处开槽深度过大，延伸至加强肋处。U型槽上端连接U1 支承，受摇臂作用，下连接塔台刚性较大的根部，在 多通道载荷作用下，U型槽上下端将在底部形成随机的拉压力叠加作用[7-8],极易超出该点处的疲劳极限。而且U型槽冲压切边成型，易产生微裂纹、飞边等机加 工缺陷。这些缺陷在残余应力和外载荷的作用下，很容易生成裂纹，并快速扩展。
U型槽结构改进疲劳耐久性分析
针对裂纹U型槽特征改进，方案1:将U型槽深度减小5mm; 方 案 2 : 将U 型 槽深度减小10mm。应 用Femfat分别计算两种改型的损伤值。左侧损伤云图如下图9所示，
随着U型槽的深度的减小，槽底损伤区域减小，应力梯度显著降低，损伤值减小。
8.副车架结构优化效果
根据FEMFAT计算和试验分析，优化副车架局部结构。
为保证装配需要，同时适当提高局部刚度，以增强U1支承对 U型槽上下端的承载能力；最终选择方案1:将U型槽深度减 小5mm。
根据选择的结构优化方案1,试制样件并利用台架试验 验证。试验结果表明：副车架经过载荷860次循环，未出现 裂纹。为验证副车架极限寿命，循环次数直至1290次时，在 其他部位首次出现裂纹。这说明经过优化后的结构更加合理， 且寿命提高50%。
后代副车架结构改型
发表论文：《基于FEA的某新型副车架疲劳强度优化》,[上海汽车],2013.10
FEMFAT疲劳分析软件可以作为结构工程师赋予零 件生命的有效工具。
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