1 引言：

    汽車電子產(chǎn)品在使用過程中會(huì)受到汽車行駛引起的機(jī)械力的干擾，這些機(jī)械力的主要形式包括：振動(dòng)、沖擊等，它們是汽車電子產(chǎn)品零部件機(jī)械結(jié)構(gòu)破壞的主要因素。本文采用CAE方法對(duì)某車型BCM(Body Control Module)支架的沖擊、振動(dòng)工況進(jìn)行仿真，以驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)是否滿足性能要求。

2 模型建立：

    模型中BCM支架采用SHELL殼體單元，模型基本單元尺寸3mm，焊縫采用RBE2處理，在BCM質(zhì)心位置采用CONM2單元模擬BCM。模型如圖2-1所示。

圖2-1 BCM支架有限元模型

2.1沖擊工況分析：如表2-1所示：

表2-1 某款BCM沖擊工況試驗(yàn)要求

表2-2 某款BCM振動(dòng)工況試驗(yàn)要求

    功率譜密度(PSD)與頻率按圖2-1所示：

圖2-1 PSD與頻率

    其中：X軸——頻率，Hz；Y軸-PSD，(m/s²)²/Hz。

3 分析結(jié)果：

3.1沖擊工況分析結(jié)果：

圖3-1 沖擊載荷X方向應(yīng)力云圖

圖3-2 沖擊載荷Z方向應(yīng)力云圖

    經(jīng)分析，BCM支架在沖擊工況下的最大應(yīng)力為1560MPa，支架發(fā)生斷裂失效。我們對(duì)支架結(jié)構(gòu)的分析可以看出，支架為懸臂梁結(jié)構(gòu)，支架根部局部剛度較弱，且支架根部左右結(jié)構(gòu)的差異較大容易發(fā)生因受力不均勻而導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象。因此，結(jié)合上述結(jié)構(gòu)因素及仿真分析結(jié)果對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善。改善后結(jié)構(gòu)如圖3-4所示：

圖3-3 改善方案BCM支架結(jié)構(gòu)對(duì)比

3.2改善結(jié)構(gòu)沖擊工況分析結(jié)果：

圖3-4 沖擊載荷X方向應(yīng)力云圖

圖3-5 沖擊載荷Z方向應(yīng)力云圖

    改善后的BCM支架在沖擊工況下的最大應(yīng)力為188MPa，應(yīng)力較原方案大幅降低，小于材料的屈服強(qiáng)度，滿足沖擊工況試驗(yàn)要求。

3.3振動(dòng)工況分析結(jié)果：

    采用MSC.Nastran進(jìn)行頻響分析，而后以分析結(jié)果作為輸入進(jìn)行疲勞分析。疲勞壽命分析結(jié)果如下圖所示：

圖3-6 振動(dòng)工況X方向壽命云圖

圖3-7 振動(dòng)工況Z方向壽命云圖

    BCM支架在振動(dòng)工況下的最小循環(huán)次數(shù)為1.9*10⁷次，滿足振動(dòng)工況試驗(yàn)要求。

    綜上，經(jīng)仿真分析，改善后的BCM支架在沖擊、振動(dòng)工況下均能滿足性能的要求。后續(xù)經(jīng)臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證，BCM支架順利通過沖擊、振動(dòng)工況臺(tái)架試驗(yàn)。在滿足支架性能要求的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的驗(yàn)證了仿真分析的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論：

    利用MSC.Nastran強(qiáng)大的頻響分析功能，可以對(duì)汽車電子產(chǎn)品支架在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行仿真分析，從而有效的驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性，為性能設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

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