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ABAQUS在汽车转向节疲劳仿真分析中的应用

姚龙，盛守增，王俊

长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北保定，071000

摘要：本文应用ABAQUS软件强大的非线性有限元对汽车转向节进行疲劳仿真分析,分析结果为设计提

供参考。

关键词：ABAQUS；疲劳；

AbaqusApplicationtoFatigueAnalysis

forAutomotiveknuckleassembly

YaoLong

RDCenterofGreatWallMotorCompany,TheAutomobileEngineeringTechnologyResearchCenterof

HebeiProvince,BaoDing,071000

Abstract:Inthispaper,ABAQUSsoftwareisapowerfulgeometricnonlinearity,materialnonlinearity,

nonlinearcontacttheautomotiveknuckleassemblyfatigueanalysis,theanalysisresultsprovideareference

forthedesign.

Keywords:ABAQUS；knuckle；fatigue

1概述

转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向，转向节的功用

是承受汽车前部载荷，支撑并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的

冲击载荷，因此要求其具有很高的强度。

2疲劳失效

在动载荷的长期作用下，零部件上局部强度薄弱的区域产生微小裂纹并逐渐扩展，直至突然破坏断

裂，称之为疲劳失效。转向节承受着多变的冲击载荷，是典型的潜在疲劳失效部件。

图1金属材料疲劳破坏微观图

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3仿真分析

3.1仿真建模

根据已有的三维CAD模型，建立转向节的CAE模型，转向节本体采用四面体实体单元模拟，加载

工装采用六面体实体单元模拟，并考虑接触非线性，采用ABAQUS/Standard求解器进行分析计算。

侧向力

图2转向节疲劳分析模型

3.2加载工况

约束：约束转向节与上下摆臂连接孔位六个方向自由度。

接触：加载工装、转向节本体之间的配合处做接触。

加载：在加载工装模拟滚动半径处垂直于轮胎端面施加载荷，模拟轮胎所受侧向力。

4仿真分析结果

4.1应力云图

图3转向节本体应力云图

分析结果如图3红色区域位置为转向节应力最集中区域。

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4.1疲劳热点云图

将ABAQUS计算后得到的obd文件导入Ncode-ICEflow软件对转向节进行等幅正弦疲劳加载进行计

算得出疲劳热点。

图4疲劳分析热点云图

4.3分析与试验结果对比

分析得到转向节在轮胎侧向力作用下疲劳寿命为75万次等幅正弦疲劳加载循环，与试验对比（80

万次）结果较接近，危险点位置也符合实际。

5结论

利用ABAQUS强大的非线性求解功能，能够有效开展涉及到几何非线性、材料非线性、接触非线性

的各类仿真分析工作，有效的模拟样品的实际受力情况，在可以充分发挥CAE仿真分析的作用，从而缩

短开发周期降低开发费用。

参考文献

1.《Abaqus/standard入门指南》庄茁等译清华大学出版社，1998.

2.《基于ABAQUS的有限元分析和应用》庄茁由小川廖剑晖等著，清华大学出版社，2009．

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