我公司产品平衡悬架在实际使用过程中，由于多种原因造成破坏失效。通过有限元对该总成在多种模式下进行分析，仿真模拟其受力情况，进而分析造成其破坏失效的主要原因。找出对整体结构影响比较大的因素。通过改进结构提高平衡悬架的承载能力。为以后的产品优化设计提供参考依据。

计算内容

支架是此平衡悬架总成中最重要的部件之一，通过多种模式分析其应力应变情况，具体情况如下：

模式一：未加平衡悬架横梁与平衡悬架拉杆

模式二：加平衡悬架横梁与平衡悬架拉杆

计算分析

三维模型：计算所用三维模型包括支架-平衡悬架、平衡悬架轴、平衡悬架横梁、平衡悬架拉杆等部件。根据图纸和实物，运用 CAD 软件 CATIAV5 建立三维模型。

图 1 平衡悬架装车情况

图 2 平衡悬架三维模型

模式一：未加平衡悬架横梁与平衡悬架拉杆。载质量约 60 吨

图 3 模式一平衡悬架支架应力大小及分布情况

由计算结果可知：在计算载荷 60 吨的情况下，支架的最大应力已经超过了材料的屈服极限。模式二：加平衡悬架横梁与平衡悬架拉杆

分析结果：单悬架载质量约 500000N 时应力情况

图 4 加载 500000N 平衡悬架支架应力大小及分布情况

同时，还分析了单悬架施加力为 400000N，300000N，200000N，100000N 的情况,施加力为 300000N，200000N的情况下，平衡悬架支架应力分布情况与图 4，图 5 所示应力分布情况大体相同。只是应力大小整体降低。具体情况如下（铸 铁 和 高 强 钢 等 脆 性 材 料 的 应 力 － 应 变 曲 线 没 有 明显 的 屈 服 ，故 规 定 由 脆 性 材 料 制 成 的 零 件 或构 件 的失 效 应 力 为 强 度 极 限 ，但 考 虑 到实 际 产 品 的工 作 环 境 与 疲 劳 因 素，我 们 还 是采 用 材 料 的最 小 屈 服 强度 来 计算 安 全 系 数 ， 因 为 较 大 的应 力 很 容 易造 成 疲 劳 破 坏损 坏 ）。

分析结果与实际失效情况对比

图 5 正背面位置对照图

图 6 支架实际失效情况

结论

1.不同模式分析结果可以看出支架上最薄弱位置为支架背面凹槽处（以上各图所示薄弱位置或标记应力处），

2.支架正、背面应力集中位置在同一截面上，与支架破坏失效位置吻合。

3.平衡悬架横梁与平衡悬架拉杆对支架的承载能力影响比较大，改进平衡悬架拉杆可以明显提升支架承载能力。（结构简单，较容易改进）

资料来源：达索官方