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在汽車(chē)產(chǎn)品的研制過(guò)程中，需要對(duì)零部件進(jìn)行大量的強(qiáng)度與耐久性試驗(yàn)，包括臺(tái)架試驗(yàn)和整車(chē)道路試驗(yàn)，這些試驗(yàn)不僅試驗(yàn)費(fèi)用高、周期長(zhǎng)，而且問(wèn)題大多是出現(xiàn)在產(chǎn)品具備樣件之后，對(duì)設(shè)計(jì)更改帶來(lái)一定的難度。通過(guò)有限元分析，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期或產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)前對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行粗略評(píng)價(jià)，找到結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，提出合理的改進(jìn)方案。
強(qiáng)度分析的內(nèi)容是反映結(jié)構(gòu)抵抗破壞能力的一種標(biāo)志，進(jìn)行懸架強(qiáng)度分析是因?yàn)樗衼?lái)自路面的載荷都要由懸架作用至車(chē)架或車(chē)身。懸架是汽車(chē)重要的承載部件，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是設(shè)計(jì)過(guò)程中需關(guān)注的重要內(nèi)容之一，懸架必須要滿(mǎn)足一定的強(qiáng)度要求。
懸架強(qiáng)度分析常用的2種方法為：零部件級(jí)分析方法和系統(tǒng)級(jí)分析方法。采用多體動(dòng)力學(xué)方法得到懸架硬點(diǎn)載荷，對(duì)單一結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的方法稱(chēng)為零部件級(jí)分析。零部件級(jí)分析方法原理簡(jiǎn)單，而且容易將分析過(guò)程流程化、規(guī)范化，從而保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。一般來(lái)說(shuō)，在整車(chē)開(kāi)發(fā)的初期，最初確定的是一些重要硬點(diǎn)(部件與部件之間的連接點(diǎn))的位置及相關(guān)參數(shù)，然后由設(shè)計(jì)人員根據(jù)這些信息對(duì)相關(guān)零部件進(jìn)行初步概念設(shè)計(jì)，在此階段需要對(duì)單個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐久性進(jìn)行分析，并針對(duì)存在的問(wèn)題提出改進(jìn)意見(jiàn)，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使之逐步趨于合理。從分析規(guī)模上來(lái)看，單個(gè)零部件分析的計(jì)算時(shí)間短，占用空間小，對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求不高，比較適合于設(shè)計(jì)初期結(jié)構(gòu)改進(jìn)中的多次反復(fù)分析驗(yàn)證。首先，對(duì)于大多數(shù)底盤(pán)零部件的分析來(lái)說(shuō)，需要相關(guān)的受力分析提供載荷輸入，可以通過(guò)多體動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算輸出得到相關(guān)硬點(diǎn)的載荷。其次，在單個(gè)零部件的分析中，邊界條件是一個(gè)很難處理的問(wèn)題。邊界條件的正確與否，直接影響到分析結(jié)果的可信度。因此，零部件級(jí)方法要求分析人員對(duì)分析對(duì)象的各種特征、連接關(guān)系以及作用等有深刻的認(rèn)識(shí)。最后，當(dāng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限時(shí)，該方法不能給出正確的分析結(jié)果。這是因?yàn)槎囿w動(dòng)力學(xué)不能考慮結(jié)構(gòu)本身的塑性變形，多體動(dòng)力學(xué)即使引入柔性體，也僅限于線彈性變形范圍，因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性變形時(shí)，應(yīng)用多體動(dòng)力學(xué)方法無(wú)法得到正確的載荷數(shù)據(jù)，更無(wú)法保證應(yīng)力結(jié)果的正確性。獲取整車(chē)相關(guān)參數(shù)*建立前/后懸架或整體的多體模型*動(dòng)力學(xué)分析提取硬點(diǎn)載荷*代入有限元模型中分析求解。
以整個(gè)懸架為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮襯套、限位塊剛店以及零部件間相互運(yùn)動(dòng)的影響的分析方法稱(chēng)為系統(tǒng)分析方法。系統(tǒng)級(jí)分析方法由于能夠考慮幾乎所有懸架本身特性，如非線性連接關(guān)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系等特性，因而可以得到更為準(zhǔn)確的分析結(jié)果。單個(gè)零部件的先析只能考察零部件的品質(zhì)，很多零部件連接在一起，成一個(gè)系統(tǒng)后，還要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行先析，即系統(tǒng)總成分析。一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)總成的分析是在系統(tǒng)各個(gè)零部件的幾何模型確定后進(jìn)行的。在系統(tǒng)總成的分析中，各個(gè)零部件都是以柔性體的形式存在，可以考慮各個(gè)零部件的變形對(duì)其他相鄰部件的影響，同時(shí)部件與部件連接處的模擬更接近真實(shí)情況，因此與單個(gè)零部件分析相比，總成分析的結(jié)果精度更高，指導(dǎo)意義更大。另外，從邊界和載荷條件來(lái)看，系統(tǒng)總成的約束條件比較簡(jiǎn)單，工況載荷比較容易計(jì)算。在懸架總成分析中，只需要對(duì)懸架與車(chē)身的連接點(diǎn)進(jìn)行約束就可以了，載荷主要作用在車(chē)輪中心，根據(jù)整車(chē)的相關(guān)參數(shù)可以很容易求得。
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