在汽车市场竞争日益激烈的今天，汽车厂商最关注的是如何以最快的速度开发出高品质、低能耗、低成本的汽车，以适应市场不断变化的要求。由于开发一款全新轿车的投资巨大，且开发周期长，开发风险越来越大。如何在快速有效的提升开发产品可信度，已经成为汽车业界重点考虑的问题。

仿真分析是指在三维实体建模的基础上，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。

本文以长城汽车某款轿车结构中驻车制动拉索支架匹配为例，详细介绍 ABAQUS 仿真分析方法在方案优化过程中的应用。

概述

为响应长城汽车股份有限公司“三高”战略号召，提高产品的市场竞争力，长城汽车某款轿车在年度改款时，将原款车型的后轮鼓式制动改为盘式制动。初始设计方案完成后，相关设计人员借助 ABAQUS仿真分析方法对制动系统进行分析验证，以消除制动系统的潜在失效风险。

结构分析

驻车制动系统是车辆系统的重要组成部分，其主要作用是车辆静止时，为车辆提供持续的制动力，以保持车辆姿态的稳定性。驻车制动系统工作原理：当车辆需要驻车时，通过拉动制动手柄 1，使支架 2转动，进而使拉线 3 向车辆前方移动。拉线 3 通过拉索支架 4 提供的反作用力，带动支架 6 转动，进而使制动钳 7 夹紧制动盘 8，最终完成驻车动作。

驻车拉索支架作为驻车制动系统的重要部件，其强度直接关系到驻车制动系统的稳定性以及车辆使用的安全性。

图 1.传动示意图

仿真分析

仿真建模

根据已有的三维 CAD 模型，利用通用前处理软件建立驻车拉索支架系统的简化模型（如下图），模型中轮毂支架采用 SOLID 单元模拟，拉索支架采用 SHELL 单元模拟，并考虑支架所用材料的非线性。模型单元数量 3399，采用 ABAQUS/Standard 求解器进行分析计算。

图 2 仿真分析有限元模型

图 3 材料非线性曲线

加载工况

约束： 约束轮毂支架与纵臂搭接位置三个平面节点的 6 个自由度；载荷： 沿拉线轴线施加集中力 F；

分析计算结果

原始设计方案，驻车拉索支架上最大应力 353MPa,达到所用材料的屈服极限，支架产生永久变形。

结构改进

经分析可以认为，拉索支架为抗弯刚度偏弱导致。基于问题发生机理，提出拉索支架的改进结构。

改进方案在保持原始设计方案厚度不变基础上，增加两个翻边并加大过渡圆角。

改进结构分析结果：

改进方案驻车拉索支架上最大应力 250MPa,低于其所用材料的屈服极限，塑性变形消除。

结论

跟传统的验证方法相比，ABAQUS 仿真分析方法在很大程度上替代了传统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过程，大幅缩短开发时间，降低开发成本。

资料来源：达索官方