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汽車內后視鏡有限元分析(一)

有限元: 2019-06-25 10:24:44 閱讀數: 84 分享到:

汽車后視鏡是汽車主動安全的重要裝置之一,是駕駛員獲取汽車兩側和后方等外部環境信息的工具。在平常的駕駛過程之中,經驗老到駕駛員都會憑借車內的后視鏡以及車旁的兩個后視鏡來判斷自己行車的情況。

很多司機朋友開車非常注意左右后視鏡,卻沒有看車內后視鏡的習慣,其實觀察內后視鏡能夠更準確判斷出與后車的距離,尤其是在高速路行駛時。為什么車內后視鏡能夠準確看出與后車距離呢?因為車內后視鏡是平面鏡,而兩側外后視鏡是凸面鏡,近距離的景物顯示會變夸張、變形、距離變遠。而平面鏡的內后視鏡能夠反映真實距離。

車內后視鏡一般安裝在前擋風玻璃上,在汽車運行過程中,發動機的振動以及路面激勵導致車體振動,都會引起鏡頭振動、支架彎曲及擋風玻璃的振動,從而引起鏡頭偏轉或部件斷裂,改變后視野,這種改變直接影響到乘客的安全。因此,在汽車內后視鏡的設計過程中,不僅要考慮支架的強度,防止其斷裂,還要考慮擋風玻璃及其連接位置的情況,保證汽車后視野的穩定性。這使得車內后視鏡產品設計過程中,必須引入CAE仿真技術進行模擬和分析。

眾所周知,隨著汽車工業的飛快發展,品牌之間的競爭也越來越激烈,汽車的研發周期也越來越短,提高產品的設計效率和質量就顯得尤為重要。與傳統設計方法相比,無論是在提高效率、改善產品可靠性方面,還是降低成本、降低勞動強度方面,CAE技術都有著巨大的優越性。


元王將分多個篇章詳細介紹后視鏡的有限元分析,我們依據建立汽車后視鏡相關模型,對其進行有限元分析計算,最終得出后視鏡產品的分析報告及改進措施。


分析背景

對后視鏡分別在X、Y、Z三個方向上施加10~1000Hz的PSD譜,考查后視鏡鏡桿、鋅合金、螺栓、后視鏡連接塊的受力情況。按照下表中的PSD載荷譜(如下表所示)對后視鏡進行振動載荷的施加。

邊界條件:固定后視鏡位置1處(與玻璃連接的鋅合金塊)的六向自由度。


有限元模型


分析結果

X方向應力云圖

1、X方向的振動工況最大應力為4.23Mpa,位置在鋅合金與螺栓接觸的地方,螺栓在X方向振動工況下的最大應力為3.42Mpa,小于材料屈服強度。

2、X方向的振動工況下:鏡桿最大應力值為2.82Mpa,位置如圖所示;后視鏡連接塊最大應力值為0.951Mpa,位置如圖所示;鏡桿與后視鏡連接塊的最大應力都小于材料屈服強度,零件不會發生破壞 。     

X方向頻率-位移曲線圖

后視鏡連桿在X向振動時,最大響應頻率在60.75Hz,此頻率下的位移為0.00185mm。      

Y方向應力云圖

1、Y方向的振動工況下:最大應力為10.12Mpa;鋅合金最大應力為5.85Mpa,位置在與鏡架接觸的斜面上;螺栓的最大應力為2.44Mpa,小于材料屈服強度。

2、Y方向的振動工況下:鏡桿最大應力值為10.12Mpa,位置如圖所示;后視鏡連接塊最大應力值為3.43Mpa,位置如圖所示;鏡桿與后視鏡連接塊的最大應力都小于材料屈服強度,零件不會發生破壞。

Y方向頻率-位移曲線圖

后視鏡連桿在Y向振動時,最大響應頻率在60.75Hz,此頻率下的位移為0.00578mm。

Z方向應力云圖

1、Z方向的振動工況下:最大應力為19.29Mpa,位置在鋅合金與螺栓接觸的地方,鋅合金最大應力為15.12Mpa,小于材料屈服強度,零件不會發生破壞。

2、Z方向的振動工況下:鏡桿最大應力值為14.29pa,位置如圖所示;后視鏡連接塊最大應力值為4.63Mpa,位置如圖所示;鏡桿與后視鏡連接塊的最大應力都小于材料屈服強度,零件不會發生破壞。

Z方向頻率-位移曲線圖

后視鏡在Z向振動時,最大響應頻率在64.32Hz,此頻率下的位移為0.0545mm。


結論

在振動工況下各零件應力都小于材料屈服強度。


以上為汽車內后視鏡在振動工況下各零件的應力分析,后續我們還將分享后視鏡與擋風玻璃之間的粘結力,振動工況下鏡桿球頭與連接塊之間的最優過盈量,擋風玻璃振動強度分析等。為您全面介紹車內后視鏡的有限元分析流程。選擇元王CAE仿真應用專家,為您的企業帶來無限可能。

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