转向节智能制造解决方案 | 设计与工程
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转向节是汽车转向桥中的重要零件之一,保证汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。作为整车关键零件,连接包括制动盘、减振器、转向拉杆、上下摆臂、车轴等几个重要零件,承受复杂的载荷工况,在这些载荷的作用下,转向节本身会产生分布不均、大小不一的应力。利用海克斯康模拟仿真软件,可以有效分析转向节在各种工况下状态。

模拟仿真软件

•动力学分析

通过有限元仿真软件,可建立有限元计算模型并导入到ADAMS动力学分析模块,对不同的运动状态做分析,然后导入Nastran中,利用惯性释放法,对前轴及左右转向节强度进行求解。

前轴及左右转向节强度分析有限元模型

计算得出的载荷工况带入到Adams/Car动力模型当中去,经过计算,提取载荷分解载荷,计算载荷分解模型。最终得出各模拟工况下的载荷分解结算结果。

疲劳分析

转向节是汽车转向的重要零部件,汽车行驶中转向节所受力为交变载荷。这种周期性的交变载荷是转向节疲劳失效的主要因素。即在这一过程中,即使名义应力低于材料的屈服强度,载荷的反复变化也会引起失效,导致产生裂纹,零件断裂,损坏。因此在设计之初对转向节进行疲劳强度分析是十分重要的。通常我们利用S-N曲线方式对转向节进行疲劳分析。此种方式可以对多种设计方案的结构形式进行评估,通过对比,找出最优方案。以下是通过联合仿真(Adams & Nastran),两组对比对转向节进行强度和耐久性分析。

疲劳分析之前的单位载荷下静强度分析要使用惯性释放法,以使转向节与其它部件的连接位置都能施加动载荷。动力学分析软件Adams可提供多种国标路谱或导入扫描采集的真实路面,建立虚拟试验场。

热模锻仿真模块

热模锻仿真是当今CAE领域不可分割的一环。 本软件模块将便捷、直观、易用集成在一起,为热锻工艺的优化设计提供高质量的指导和预测。它能够过减少开发循环次数降低研发成本、降低试验成本,缩短新品上市周期。优化模具使用寿命,降低模具成本;提高机器利用率,从而降低固定成本;提高材料利用率,降低生产成本(比如减少毛刺等);优化工艺过程,降低制造成本;提高单个工艺过程的效率,降低能源成本。同时提高工艺稳定性,提高了目标工件质量;

热锻模块可对零件制造的整个热锻工艺链进行全方位仿真:比如从坯料下料开始,承接坯料初始热处理、镦粗、预成形和终锻、修边、冲压、校正、冷却、最终热处理等。主要用于高于再结晶温度成形的工艺仿真,除热模锻成形仿真之外,模块中还包含了切边、加热、冷却、磨具应力分析等一系列与热锻相关的仿真模块,满足全方位的仿真需求。 除此之外,还支持其它类似的热挤压成形仿真:比如说轧制工艺仿真。该模块不仅可以对坯料的轧制过程进行仿真,还可在一定精度上还原轧机和轧辊的复杂运动,并对模具应力进行分析,还可非常精准的还原设备运动规律。用户可按需对模具的运动进行方便的定位,一旦定义后,软件会自动将运动规范保存到数据库中以备后续使用,协助进行模具设计。

•热锻工艺模拟

实现热锻、开式模锻、闭式模锻、热挤压、模锻、锤锻、多向模锻等热成形工艺仿真分析。热锻工艺包括两种算法:有限单元法(FEM)和有限体法(FV),分别对应隐式非线性求解器和显示非线性求解器。两种算法可以相互切换,即使用有限体法(FV)可以快速高效的计算大变形金属材料流动和折叠,帮助用户判断金属的材料流动和折叠情况,同样使用有限单元法(FEM)也可以分析材料流动和折叠,但是计算效率稍微低点。这样用户可以使用两种算法交互优化模型。同样可以多工序连续仿真成形。

多向热锻成形

可以实现复杂变形;多个工具、多个方向作用变形,很好的、精准的控制各个工具的精准运动,实现容易,定义简单。

从加热分析到多次锻压工序,每次仿真分析都考虑上一工序的温度、应力、应变等结果分布,保证了和实际分析的对应,充分考虑各工序的变形过程和变形结果。

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海克斯康测量技术(青岛)有限公司