宝马利用FE Design公司的优化软件降低轮毂累积损伤度
发布时间：2011-03-01
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- 德国宝马公司宣布，利用德国FE Design公司的优化软件“TOSCA”降低了“7系”使用的铝压铸后轮轮毂的累积损伤度（疲劳特性），并使塑性变形（强度特性）得以减轻。这是宝马技术人员在TOSCA的日本销售公司Venus举行的用户会议上公开的。轮毂要承受来自悬挂臂的多轴反复负荷，需要将满足强度、耐久性及刚性等条件的形状以轻量级制成。因此，7系的目标是在不大幅改变形状的情况下减轻累积损伤度及塑性变形。累积损伤度是疲劳特性的指标，该指标是通过使部件受到的反复应力发生变化，并按照各应力计算出导致损伤的次数与实际的应力施加次数之间的比值，再将各负荷比值逐一累加而得。数值越小，越表明疲劳特性出色。而塑性变形是指达到屈服应力后的变形，这种变形越小，就越能够减轻越过不平路面等时受到大冲击后残余的变形。TOSCA具有形状优化及拓扑优化的功能，而此次使用的是形状优化功能。原来对强度及疲劳特性进行优化时，一般是将结构分析软件或疲劳分析软件分别与优化软件组合，通过不同的处理来实施优化。而此次通过使结构分析软件与疲劳分析软件及TOSCA联动，设定了使低应力区的疲劳特性和高应力塑性区的变形均得到优化的条件。结构分析使用法国达索系统公司（Dassault Systemes）的“ABAQUS”，疲劳分析使用奥地利麦格纳动力及驱动系统公司（Magna Powertrain）的“FEMFAT”，将两者的分析结果读入TOSCA进行优化，将优化结果再输入这两款软件分析强度及疲劳特性,并反复进行这种处理。其结果，经过大约5次优化，令悬挂臂安装部分的壁厚以1～2mm为单位变化，得到了在将重量减轻约1.6％的同时，使累积损伤度降低了60％。另外还将塑性变形减轻了9％。今后宝马公司还将把疲劳特性及塑性变形的性能提高部分充分转化为重量的降低。
图：“7系”的后轮悬挂。支撑车轴的部分即为轮毂。
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