汽车悬置支架开裂分析及优化

李立波，白龙

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽车悬置支架开裂分析及优化

李立波，白龙

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

发动机悬置支架是汽车中的重要安全部件，其强度、刚度以及工艺十分关键。针对一款车型悬置支架的开裂问题，进行系统的分析排查，通过对结构设计的CAE分析、故障件金相分析、焊接工艺的确认，确认问题的主要原因，有针对性的进行整改验证，通过道路强化验证，满足设计设计要求。这些设计经验，对于指导后期悬置设计及制造有着积极的意义。

发动机悬置支架；强度分析；优化设计

CLC NO.: U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

前言

悬置支架是动力总成悬置系统中核心的支承部件，悬置支架的可靠性直接影响到整个动力总成的匹配安全；由于动力总成及底盘系统受力及运动的复杂性，对于目前悬置系统支架的可靠性开发，重要的验证方法就是强化道路的可靠性验证；针对可靠性出现的问题，主要的解决方法是通过增加冲压件料厚、增加加强筋等加强结构的方法进行强化。本文针对一款车型的悬置支架开裂问题，进行CAE结构强度分析、焊接工艺确认、故障件的金相分析，完成悬置支架的优化，解决悬置开裂问题，为后期悬置系统的开发积累经验指导。

1 、悬置支架开裂故障

根据道路可靠性验证，强化路10427km(折合普通公路156405km)悬置支架出现开裂，具体如下：

根据对故障件的具体失效模式及实物进行确认，并进行故障原因的分析，重点从理论设计 、焊接工艺、金相分析等方面进行分析确认，具体如下。

2、悬置支架理论分析确认

根据整车数模及悬置布置，建立有限元模型，约束全部自由度，在forward vertical down & leteral left loading（最恶劣工况）工况下，左右前悬置的Z方向分别施加大小相等方向相反的载荷（载荷为±2565N），边界条件如图4所示。

表2 施加边界条件

根据建立CAE分析模型，并进行计算分析，重点进行焊缝处分析确认，根据分析结果，相关四条焊缝处的应力均小于40MPa，远小于屈服应力，安全系数达到9；应变为0；根据分析结果，悬置支架在焊缝开裂处不存在应力集中，设计不存在风险。

表3 有限元分析结果

3、悬置支架开裂部位金相分析

根据以上对悬置支架的结构分析计算结果，悬置支架安全系数满足设计要求，为进一步确认失效的原因，对于焊缝开裂处的母材、焊接开裂部位进行取样，组织开展金相分析，确认裂纹的具体分布、母材材质焊接后相变、焊接工艺合理性等，准确的判断焊接裂缝、夹杂物、气孔、未焊透等缺陷。

针对故障件，组织取样，分析如下：

通过金相分析，母材组织铁素体+珠光体铁素体晶粒度10级，正常，焊缝组织为柱状的铁素体魏氏组织+珠光体，铁素体晶粒度1级，粗大；裂纹存在于焊缝尖角应力集中处；焊缝处无其他缺陷；支撑板和加强板之间搭接焊接间隙不均匀，未达到图纸要求0-2mm要求。

4、整改验证

根据以上分析，悬置支架失效的主要原因是支撑板、加强板之间间隙未达到设计要求，焊缝组织晶粒粗大；针对以上分析结果，调整优化支撑板、加强板模具及焊夹具，确保焊接缝隙满足0-2mm设计要求，同时优化焊接电流，提升焊接质量。

整改件组织进行可靠性验证，经过1.2万强化路验证，悬置支架未产生开裂失效，有效解决了悬置开裂问题。

5、结论

通过以上有限元CAE理论分析和金相试验结果，表明致裂悬置支架开裂失效的主要原因是母材搭接缝隙不满足设计要求，焊缝铁素体晶粒粗大，导致在高强度试验过程中，焊缝受到连续冲击，在应力连续作用下，金属基体与焊缝处产生裂纹，随着试验的开展，裂纹逐步扩大，导致悬置支架失效。

通过以上分析优化，明确了失效的具体原因，在悬置支架开发的过程中需要进行理论计算分析，同时也必须对工艺进行确认，保证开发部件能够符合设计的目的，为后期相关部件的开发积累有效的经验。

[1] 孙靖民，梁迎春．机械优化设计[M]．北京：机械工业出版社，2009．

[2] 陈祝年．焊接工程师手册[M]．北京：机械工业出版社，2002：213—216.

[3] 姜莞，史文库，滕腾，等．基于有限元方法的发动机悬置强度改进设计．汽车技术，2011；(1)：20—24.

Analysis and Optimization of engine mounting bracket

Li Libo, Bai long
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

Engine mounting bracket plays an important role in the truck，and it's strength , stiffness and welding technics are even more critical. Aimed at the crack failure of engine mounting bracket, the analysis was accomplished. According to CAE analysis of structure design, metallographic structure and welding technics, the main reasons was verified. The test results of showed that the optimized engine mounting bracket was accorded to design. The experience of design have positive meaning to design and manufacture in the future.

engine mounting bracket; strength analysis; Optimal design

U463.3

A

1671-7988(2015)03--

李立波，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。