10.16638/jki.1671-7988.2020.19.031
基于有限元法的某商用车散热器支架
疲劳强度优化研究
余子贵，黄勤
（江西五十铃汽车有限公司产品开发技术中心，江西南昌330100）
摘要：为解决路试过程中出现的某商用车散热器暖支架开裂故障问题，文章基于有限元方法对散热器支架进行了强度和疲劳分析，同时采集试验场实车加速度数据，试验结果显示，特定路面加速度峰值较大，对暖水管支架进行了隔振优化设计，CAE分析结果满足要求，路试考核通过。
关键词：散热器支架；疲劳强度；结构优化
中图分类号：U464.138+.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）19-98-03
Study on fatigue strength of radiator bracket of Light Truck cab with Ncode
Y u Zigui, Huang Qin
( Product Development & Technical Center, Jiangxi-Isuzu Motors Co., Ltd, Jiangxi Nanchang 330100 )
Abstract: In order to solve the cracking problem of radiator bracket in a commercial vehicle during the road test, in this paper, the strength and fatigue analysis of radiator bracket is carried out by ncode. At the same time, the acceleration data of the real vehicle is collected in the test field, and the test results show that the peak acceleration of specific road surface is large. The vibration isolation optimization design of the hot water pipe support is carried out, CAE analysis results meet the require -ments, and the road test is passed.
Keywords: Radiator bracket; Fatigue strength; Structural optimization
CLC NO.: U464.138+.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)19-98-03
1 引言
随着国家物流行业快速发展，商用车销量也随之大幅增长，而散热器是汽车发动机冷却系统关键零部件，其强度性能对于整车冷却功能正常使用有着基础性影响[1]，随着人们对汽车动力性、舒适性及安全性的要求越来越高，越来越多的零部件被集成到发动机舱内，故需要保证发动机舱散热性能[2]，良好的
散热器支架结构强度，会有效的保证散热器性能功能高效实用，故研究散热器支架结构疲劳强度具有重要价值。
本文研究源于某商用车散热器支架路试期间出现了开裂问题，如图1所示，影响了整车流场性能，需优化解决此问题。本文基于有限元法，采用Hyperworks和Ncode软件，对散热器系统进行了强度和疲劳分析，同时采集试验场实车加速度数据，进行故障原因查及结构隔振优化分析，提出了高性价比优化方案，最终通过路试考核，关闭了此故障问题。
2 散热器加速度采集及分析
2.1 试验场耐久道路工况
海南琼海热带汽车试验场是我国首个汽车试验场，是现代化湿热气候的汽车试验基地，拥有可靠性试验路、强化腐
作者简介：余子贵（1988-），男，江西抚州人，就职于江西五十铃汽车有限公司产品开发技术中心。
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余子贵 等：基于有限元法的某商用车散热器支架疲劳强度优化研究
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蚀路等路面[3]。本文研究的商用车开展的是坏路考核试验，主要包括扭曲路、石块路、条石路、搓板路、陡坡路、鱼鳞路、阴井盖路、波形路等路面（图2）。
图1  某商用车散热器支架开裂故障照片
图2  海南试验场路面
2.2 散热器加速度采集试验
本文对某商用车散热器进行了试验场加速度采集试验，采用了三向加速度计，布点4个，如图3所示，以获得散热器加速度激励响应数据。
图3  散热器加速度布点位置
2.3 加速度采集测试结果分析
本文在试验场综合坏路进行了散热器加速度采集试验，每组数据测试三轮，对应测点时域和频域内加速度测试结果如图4所示。由表1统计结果分析可知，在搓板路面下，测点1频域下加速度峰值达到9.9g ，对应频率为25Hz ，为发动机二阶怠速频率附近，存在耦合，据此可得出此商用车散热器路试工况下加速度峰值较大，需进行隔振优化。
1_a  测点1时域加速度结果    1_b  测点1频域加速度结果
2_a  测点2时域加速度结果  2_b  测点2频域加速度结果
汽车散热器3_a  测点3时域加速度结果  3_b  测点3频域加速度结果
4_a  测点4时域加速度结果  4_b  测点4频域加速度结果
图4  散热器加速度测试结果图 表1  散热器加速度测试结果统计表
3 散热器CAE 优化分析
3.1 散热器CAE 位移响应分析
本文采用Hyperworks 软件建立散热器
有限元模型，见图5。
图5  散热器FEA 模型
图6  散热器位移响应结果图
根据实测数据，按照 X7g ，Y7g ，Z 向10g 计算得到散热器位移响应结果，如图6所示，结果显示X7g ，Y7g ，Z10g
汽车实用技术
100 对应散热器位移为  2.6mm ，1.8mm ，6.5mm ，散热器响应位移较大。
3.2 散热器CAE 振动疲劳分析
本文采用Ncode 软件，对散热器进行了振动疲劳CAE 分析，对散热器连接点施加X/Y/Z 三向各1g 激励，再进行振动疲劳分析，加速度功率谱如表2。
表2  振动疲劳激励加速度功率谱
（a ）基础方案疲劳损伤结果    （b ）优化方案疲劳损失结果
图7  散热器支架振动疲劳分析损失结果图
根据表2激励条件，对散热器支架进行疲劳分析，损失结果如图7所示，基础方案损失值为1.082，最大损失位置
与失效点一致，大于目标值1，故障得到还原，增加隔振衬套后，散热器支架最大损失值为6.8E-10，远小于目标值，改善效果显著，且路试验证通过。
4 结论
本文基于Hyperworks 和Ncode 软件，对某商用车散热器支架开裂问题进行了位移响应及振动疲劳分析，同时在试验场进行了加速度采集，排查了散热器支架开裂问题主要来源于搓板路振动过大，最后进行了散热器结构隔振优化，CAE 疲劳分析满足目标要求，同时路试考核验证通过，有效解决了此故障问题。
参考文献
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