ABAQUS 在车辆驻车制动系统中的应用

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ABAQUS 在车辆驻车制动系统中的应用

2023-06-25 10:54:22 来源：博客园

本文以长城汽车某款轿车的驻车制动拉线支架结构优化为工程背景，通过运用仿真分析方法，解决实际工程问题。

【资料图】

在汽车市场竞争日益激烈的今天，汽车厂商最关注的是如何以最快的速度开发出高品质、低能耗、低成本的汽车，以适应市场不断变化的要求。由于开发一款全新轿车的投资巨大，且开发周期长，开发风险越来越大。如何在快速有效的提升开发产品可信度，已经成为汽车业界重点考虑的问题。

仿真分析是指在三维实体建模的基础上，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。

本文以长城汽车某款轿车结构中驻车制动拉索支架匹配为例，详细介绍ABAQUS仿真分析方法在方案优化过程中的应用。

概述

为响应长城汽车股份有限公司“三高”战略号召，提高产品的市场竞争力，长城汽车某款轿车在年度改款时，将原款车型的后轮鼓式制动改为盘式制动。初始设计方案完成后，相关设计人员借助ABAQUS仿真分析方法对制动系统进行分析验证，以消除制动系统的潜在失效风险。

结构分析

驻车制动系统是车辆系统的重要组成部分，其主要作用是车辆静止时，为车辆提供持续的制动力，以保持车辆姿态的稳定性。驻车制动系统工作原理：当车辆需要驻车时，通过拉动制动手柄1，使支架2转动，进而使拉线3向车辆前方移动。拉线3通过拉索支架4提供的反作用力，带动支架6转动，进而使制动钳7夹紧制动盘8，最终完成驻车动作。

驻车拉索支架作为驻车制动系统的重要部件，其强度直接关系到驻车制动系统的稳定性以及车辆使用的安全性。

仿真分析

4.1 仿真建模

根据已有的三维CAD 模型，利用通用前处理软件建立驻车拉索支架系统的简化模型（如下图），模型中轮毂支架采用 SOLID 单元模拟，拉索支架采用 SHELL 单元模拟，并考虑支架所用材料的非线性。

模型单元数量3399，采用 ABAQUS/Standard 求解器进行分析计算。

4.2 加载工况

约束：约束轮毂支架与纵臂搭接位置三个平面节点的6个自由度；

载荷：沿拉线轴线施加集中力F；

4.3 分析计算结果

原始设计方案，驻车拉索支架上最大应力353MPa,达到所用材料的屈服极限，支架产生永久变形。

4.4 结构改进

经分析可以认为，拉索支架为抗弯刚度偏弱导致。基于问题发生机理，提出拉索支架的改进结构。

改进方案在保持原始设计方案厚度不变基础上，增加两个翻边并加大过渡圆角。

4.5 改进结构分析结果：

改进方案驻车拉索支架上最大应力250MPa,低于其所用材料的屈服极限，塑性变形消除。

5结论

跟传统的验证方法相比，ABAQUS仿真分析方法在很大程度上替代了传统设计中资源消耗极大的“物

理样机验证设计”过程，大幅缩短开发时间，降低开发成本。

参考文献

1. 石亦平，周玉蓉．Abaqus有限元分析实例详解．机械工业出版社，2006．

2.《汽车工程手册》编辑委员会，《汽车工程手册》，北京，人民交通出版社，2001.6.

3.《Abaqus Analysis User"s Manua》