制动踏板是行车制动器的操纵装置,用以控制车辆减速和停车。根据不同的制动装置和对制动效能的不同要求,踏下制动踏板的行程和速度会不同,包括急刹车(迅速完全踏下脚制动)、缓刹(先轻踏再逐渐重踏)或点刹(随踏随放),也可以互相结合使用,以达到平稳减速或停车,这就要求车辆制动踏板要满足一定的性能要求。
本文运用 ABAQUS 软件对某车型制动踏板进行性能分析,并与试验数据进行对比,以验证有限元结果的正确性。
制动踏板性能标准要求
本文制动踏板性能要求依据汽车行业标准 QC/T 788-2007,其标准要求如下:
2.1 基本要求:
2.1.1 纵向位移:在 50N±2N 的正反两方向的纵向力作用下,踏板纵向位移≤2mm
2.1.2 横向位移:在 50N±2N 的正反两方向的侧向力作用下,踏板侧向位移≤2mm
2.2 刚度:踏板中心处施加 500N±10N 的纵向力,踏板纵向位移≤5mm
2.3 抗扭性能:在踏板上施加 15N•m±1N•m 正反方向的旋转力矩,踏板和焊缝应无裂纹或损坏等缺陷。
2.4 强度:踏板装置在 2000N±50N 的纵向力作用下,踏板表面的永久变形量≤5mm,且无裂纹或损坏等缺陷。
有限元模型建立
按照实车安装状态和设计 CAD 模型建立计算用有限元模型,并按照实车状态建立约束条件。
模型中考虑材料非线性,定义为弹塑性材料,弹性模量为 210000MPa,泊松比为 0.3,屈服强度 235MPa 抗拉强度 375MPa。
有限元模型如下图所示:
踏板装置有限元模型
结果
以试验标准作为 ABAQUS 求解的工况,计算结果如下表所示:
强度分析位移云图
强度分析应力云图
由表中结果可知横向位移、纵向位移、刚度、均在试验标准值之内,满足测试要求。
扭转测试中最大应力为 94.01MPa,低于其材料的屈服极限,满足测试要求。
强度测试中最大应力值 289MPa,没有超过材料的抗拉极限,不会产生破坏,永久变形量为 4.586mm 小于标准值 5mm,满足测试要求。
结论
1.ABAQUS 可以很好的模拟踏板材料的非线性,有限元分析结果与试验数据吻合,说明有限元计算结果的正确性。
2.有限元计算是模拟试验的有效手段,有限元结果对试验有非常重要的参考价值,在产品开发中运用有限元进行仿真分析,能够有效提高产品开发效率,降低产品开发成本。
资料来源:达索官方
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