张 波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

基于ABAQUS的发动机悬置支架有限元分析

张 波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

发动机悬置支架受力比较复杂，需要根据整车的试验工况决定，一般受力较大，容易发生断裂问题，且悬置支架的刚度如果过低，也会导致车内的噪声过大，影响车辆的 NVH性能，文章基于有限元的方法，对发动机悬置支架进行模态以及强度疲劳分析，预测支架的NVH性能以及强度性能。

悬置支架；有限元方法；模态；强度；疲劳

前言

发动机悬置支架时发动机的关键部件，受到的载荷比较复杂，一般为螺栓预紧力以及动力总成在不同车辆行驶工况下的加速度，由于动力总成质量很大，因此支架受到的作用力也较大，而且发动机产生的振动会通过悬置支架传递到车身，如果悬置支架的刚度过低，就会在一定的频率范围内发生共振，加剧车内的噪声，影响整车的 NVH性能。本文采用有限元的方法，对某发动机的悬置支架进行模态及强度疲劳分析，预测支架的刚度以及强度性能，并针对分析结果进行优化，提升NVH性能以及强度性能。

1 有限元模型

图1 有限元分析模型

有限元模型主要包括发动机机体、悬置支架、整车支架以及支架螺栓。悬置支架与缸体支架通过螺栓固定，通过整车的小支架与车身连接，由于整车布置的原因，固定点与缸体支架距离较远，导致悬置支架的悬臂较长，对悬置支架的刚度以及强度均产生不利影响。有限元模型如图1所示。主要部件的材料名称及参数如表1所示。

表1 材料关键属性

2 载荷

载荷主要包括支架螺栓预紧力以及整车在通过不同路况时产生的加速度，后者比较复杂，可根据设计经验工况进行动力学分析，得到不同工况悬置支架的受力情况，具体受力信息如表2所示。

表2 悬置支架受力情况

3 分析结果

图2 一阶模态振型

经过模态分析，整体模型的一阶模态频率以及振型如图2所示，可以看出，系统的一阶模态频率为 218Hz，频率过低，一般要求要高于300Hz以上，刚度过低会导致车内噪声水平较高。

经过强度分析，发现在第21个工况，即5g下+3g右时，支架的应力最大，应力分布如图3所示，支架的最大应力为750MPa，远远高于支架材料的抗拉强度450MPa，存在断裂的风险。支架的疲劳安全系数分布如图4所示，在圈出的区域均存在疲劳断裂的风险。

图3 应力分布

图4 疲劳安全系数分布

4 优化结果

根据以上的分析发现支架的刚度以及强度均较弱，不能满足设计要求，主要原因为悬置支架的悬臂部位刚度过低，导致系统的模态以及强度较弱，针对此问题对支架进行优化，优化后模型如图5所示。

图5 优化后支架模型

对优化后模型重新进行分析，发现系统的一阶模态提升到 398Hz，有较大的提升，支架最大应力为 320MPa，最小安全系数为1.27，优化后模型均能满足要求。

图6 优化后模型一阶振型

图9为车内噪声的测试结果，可以发现，优化后的支架车内最大噪声从91dB降低到70dB，提升明显。

图7 优化后支架应力分布

图8 优化后支架疲劳安全系数分布

5 结论

通过有限元模拟方法对悬置支架进行优化，优化后的支架不仅提升了刚度，而且在强度疲劳特性也有较大的提升，从测试结果看出NVH性能提升较明显。

图9 噪声测试结果

[1] 李红庆.某型汽车发动机发电机支架的强度分析[D].Abaqus 2004年度用户大会论文集.

[2] 杨万里,邓晓龙,刘国庆.发动机支架安全凸台故障诊断分析[D].Abaqus 2005年度用户大会论文集.

[3] 朱孟华.内燃机振动与噪声控制[M].本经:国防工业出版社,1995.

The Finite Element Analysis of Mounting Bracket Based on ABAQUS Software

Zhang Bo
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd. Technology Center, Anhui Hefei 230601）

The force of Engine mounting bracket is more complex. It is decided by the working conditions of the vehicle.Generally the force is very larger. It is inclinable to fracture. And if the stiffness of the mounting bracket is too low. It will cause the noise inside the car is large, affecting the NVH performance of vehicle. This paper is based on the finite element method. The modal analysis and stress analysis of the engine mounting bracket are performed. It can predict the NVH performance and strength performance.

mounting bracket; finite element method; modal; stress; fatigue

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-222-03

U467.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)12-222-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.073

张波，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。