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机械工程师
MECHANICALENGINEER
基于灵敏度分析的某SUV前副车架轻量化设计
姬鹏1，申伟凯1，武振江
2
(1.河北工程大学机电与装备工程学院，河北邯郸056000；2.中国汽车技术研究中心汽车工程院，天津
300000)
摘要：建立了某SUV前副车架其有限元模型。在6种工况下分别对前副车架进行了强度分析，以及自由工况下的模态分析
。
对所有零部件进行了灵敏度分析，据此确定优化设计变量。在此基础上进行了轻量化设计。优化之后的前副车架的总质量较
之前减重比达到19%。对优化后的模型进行了强度分析和模态分析。验证结果表明，应力值均在屈服应力范围内，模态固有频
率得到相应的提高。在提高其性能的基础上，实现了质量减轻的目标
。
关键词:前副车架；强度；模态；灵敏度分析；轻量化
中图分类号：U463.324文献标志码：A文章编号：1002－2333（2017）
11－0011－04
LightweightDesignofaSUVFrontSubframeBasedonSensitivityAnalysis
112
JIPeng,SHENWeikai,WUZhenjiang
（1.SchoolofElectricalandMechanicalEngineering,HebeiEngineeringUniversity,Handan056000,China;
2.AutomotiveEngineeringInstitute,ChinaAutomotiveTechnologyResearchCenter,Tianjin300000,China)
Abstract:ThefiniteelementmodelofaSUVfrontsubframeisestablished.Thestrengthofthefrontsubframeisanalyzed
undersixkindsofoperatingconditions,andthemodalanalysisunderfreeconditioniscarriedout.Sensitivityanalysisof
allcomponentsisusedtodeterminetheoptimaldesignvariables.Thetotalweightofthefrontsubframeafter
optimizationis19%betterthanthepre-optimizedweightlossratio.Lightweightdesigniscarriedoutbasedonsensitivity
analysis.Andthestrengthanalysisandmodalanalysisoftheoptimizedmodelarecarriedout.Theresultsshowthatthe
stressvaluesarewithintherangeofyieldstress,andthenaturalfrequencyofthemodalisimprovedaccordingly.The
goalofimprovingitsperformanceisachievedbasedonqualityreduction.
Keywords:frontsubframe;strengthanalysis;modalanalysis;sensitivityanalysis;lightweight
0引言的三维模型如图1所示
。
汽车行业先进技术的不断应用，使得在对汽车乘坐建立有限元模型是有限元分析的前提，模型质量建
舒适性的要求越来越高的同时，对汽车低油耗也提出了立的好坏，直接决定分析结果的准确性和可靠性。由于前
相当高的要求。目前，全球能源日益紧缺，各个国家都在副车架为薄板冲压件，选择壳单元划分网格，所建有限元
加紧研制低油耗的汽车，以达到减轻能源消耗的目的。在模型如图2所示。副车架所选材料为QSTE420TM，屈服极
此背景下，汽车轻量化技术应运而生。轻量化技术作为汽
限为471.3MPa，QSTE380TM的屈服极限为468.6MPa两
车低油耗的有效手段，被各个企业和高校作为重要研究
种材料的弹性模量为210GPa，泊松比0.3，密度
37800kg/m。
方向，汽车轻量化设计已
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