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      汽车内后视镜有限元分析(一)

      有限元: 2019-06-25 10:24:44 阅读数: 59 分享到:

      汽车后视镜是汽车主动安全的重要装置之一,是驾驶员获取汽车两侧和后方等外部环境信息的工具。在平常的驾驶过程之中,经验老到驾驶员都会凭借车内的后视镜以及车旁的两个后视镜来判断自己行车的情况。

      很多司机朋友开车非常注意左右后视镜,却没有看车内后视镜的习惯,其实观察内后视镜能够更准确判断出与后车的距离,尤其是在高速路行驶时。为什么车内后视镜能够准确看出与后车距离呢?因为车内后视镜是平面镜,而两侧外后视镜是凸面镜,近距离的景物显示会变夸张、变形、距离变远。而平面镜的内后视镜能够反映真实距离。

      车内后视镜一般安装在前挡风玻璃上,在汽车运行过程中,发动机的振动以及路面激励导致车体振动,都会引起镜头振动、支架弯曲及挡风玻璃的振动,从而引起镜头偏转或部件断裂,改变后视野,这种改变直接影响到乘客的安全。因此,在汽车内后视镜的设计过程中,不仅要考虑支架的强度,防止其断裂,还要考虑挡风玻璃及其连接位置的情况,保证汽车后视野的稳定性。这使得车内后视镜产品设计过程中,必须引入CAE仿真技术进行模拟和分析。

      众所周知,随着汽车工业的飞快发展,品牌之间的竞争也越来越激烈,汽车的研发周期也越来越短,提高产品的设计效率和质量就显得尤为重要。与传统设计方法相比,无论是在提高效率、改善产品可靠性方面,还是降低成本、降低劳动强度方面,CAE技术都有着巨大的优越性。


      元王将分多个篇章详细介绍后视镜的有限元分析,我们依据建立汽车后视镜相关模型,对其进行有限元分析计算,最终得出后视镜产品的分析报告及改进措施。


      分析背景

      对后视镜分别在X、Y、Z三个方向上施加10~1000Hz的PSD谱,考查后视镜镜杆、锌合金、螺栓、后视镜连接块的受力情况。按照下表中的PSD载荷谱(如下表所示)对后视镜进行振动载荷的施加。

      边界条件:固定后视镜位置1处(与玻璃连接的锌合金块)的六向自由度。


      有限元模型


      分析结果

      X方向应力云图

      1、X方向的振动工况最大应力为4.23Mpa,位置在锌合金与螺栓接触的地方,螺栓在X方向振动工况下的最大应力为3.42Mpa,小于材料屈服强度。

      2、X方向的振动工况下:镜杆最大应力值为2.82Mpa,位置如图所示;后视镜连接块最大应力值为0.951Mpa,位置如图所示;镜杆与后视镜连接块的最大应力都小于材料屈服强度,零件不会发生破坏 。     

      X方向频率-位移曲线图

      后视镜连杆在X向振动时,最大响应频率在60.75Hz,此频率下的位移为0.00185mm。      

      Y方向应力云图

      1、Y方向的振动工况下:最大应力为10.12Mpa;锌合金最大应力为5.85Mpa,位置在与镜架接触的斜面上;螺栓的最大应力为2.44Mpa,小于材料屈服强度。

      2、Y方向的振动工况下:镜杆最大应力值为10.12Mpa,位置如图所示;后视镜连接块最大应力值为3.43Mpa,位置如图所示;镜杆与后视镜连接块的最大应力都小于材料屈服强度,零件不会发生破坏。

      Y方向频率-位移曲线图

      后视镜连杆在Y向振动时,最大响应频率在60.75Hz,此频率下的位移为0.00578mm。

      Z方向应力云图

      1、Z方向的振动工况下:最大应力为19.29Mpa,位置在锌合金与螺栓接触的地方,锌合金最大应力为15.12Mpa,小于材料屈服强度,零件不会发生破坏。

      2、Z方向的振动工况下:镜杆最大应力值为14.29pa,位置如图所示;后视镜连接块最大应力值为4.63Mpa,位置如图所示;镜杆与后视镜连接块的最大应力都小于材料屈服强度,零件不会发生破坏。

      Z方向频率-位移曲线图

      后视镜在Z向振动时,最大响应频率在64.32Hz,此频率下的位移为0.0545mm。


      结论

      在振动工况下各零件应力都小于材料屈服强度。


      以上为汽车内后视镜在振动工况下各零件的应力分析,后续我们还将分享后视镜与挡风玻璃之间的粘结力,振动工况下镜杆球头与连接块之间的最优过盈量,挡风玻璃振动强度分析等。为您全面介绍车内后视镜的有限元分析流程。选择元王CAE仿真应用专家,为您的企业带来无限可能。

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