10.16638/jki.1671-7988.2020.13.012
龙俊华，安瑞兵
（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州510000）
摘要：文章通过Hyperworks软件对散热器支架进行了仿真分析，判断了散热器支架高强耐久试验时的破坏原因。对散热器支架方案进行了设计改善，通过改进方案的仿真设计，出了满足强度要求的方案，为今后的汽车散热器支架设计开发提供了可借鉴的方法。
关键词：散热器支架；有限元分析
中图分类号：U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)13-39-03
Finite Element Analysis And Improved Design Of Radiator Bracket Based
On Hyperworks
Long Junhua, An Ruibing
（GAC Automotive Research & Development Center, Guangdong Guangzhou 510000）
Abstract: HyperWorks software is used to simulate and analyze the radiator bracket, find the damage reason of the radiator bracket during the high-strength durability test, The design of radiator bracket is improved. Through the simulation design of the improved scheme, the scheme meeting the strength requirements is found, which provides a reference method for the design and development of automobile radiator bracket in the future.
Keywords: Radiator bracket; Finite element analysis
CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)13-39-03
前言
汽车冷却系统是汽车的重要系统，汽车发动机工作时，燃料燃烧约25%的热量是由冷却系统带走。而散热器又是发动机冷却系统的重要组成部分，对冷却系统的功能起决定性的作用。散热器支架又是散热器
搭载在车身上的载体，它直接关系到散热器是否正常使用，其强度和刚度对散热器的可靠性和安全性其非常大的作用。
为了减小散热器支架的质量问题，前期在设计中，进行有限元分析非常有必要。它能提高设计效率，对散热器支架强度进行预判，同时设计工程师能根据仿真结果对散热器支架进行优化，在保证搭载的情况下，达到减轻重量，减少材料，降低成本。
1 问题描述
公司某车型散热器及散热器支架如图1所示，散热器上面的支架一端固定在车身上，另一端与散热器橡胶软垫相连。
该车型在做整车高强耐久试验过程中出现散热器支架破坏，导致散热橡胶软垫与散热器支架脱落，如图2所示。
2 问题原因分析
由于散热器支架一端连接在车架上，另外一端与散热器
作者简介：龙俊华，硕士、工程师，就职于广州汽车集团股份有限
公司汽车工程研究院，研究方向：车辆工程技术。
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汽车实用技术
40 橡胶软垫相连接，在车辆行驶过程中，散热器相对车身存在垂直向上的惯性力，此惯性力直接作用在散热器支架上，导致散热器支架塑性变形，出现疲劳破坏。
图1 散热器和散热器支架
图2 散热器支架破坏图片
3 散热器支架结构强度分析
3.1 几何模型建立和网格划分
将三维模型转化成STP ，导入HYPERMESH 建立几何模型，散热器总成本体简化成等质量长方体，散热器四个角都带橡胶垫，其中上面两个角与散热器支架相连，下面两个角与车身底板相连。有限元模型出理时，散热器支架用壳单元，散热器橡胶软垫用CBUSH 单元，螺栓连接用RBE2模拟，连接散热器下支架的地板用两块钣金简化，用壳单元，网格划分如图3所示。
图3 散热器网格划分模型
散热器总成质量为：9.027kg ，橡胶软垫K 值为239N/mm 。 3.2 材料参数设置
散热器支架材料为SPCC ，厚度为2mm ，材料的材料属性参数如表1所示。
表1 材料属性
3.3 边界载荷
边界条件：对散热器上支架螺栓孔位进行6个自由度全约束，对车身底板两个钣金件进行6个自由度全约
束。载荷：总共四种工况进行分析，分别为垂直工况2种、转弯工况、紧急制动工况，如表1所示，其中X 表示车架行驶方向，Y 表示转弯方向，Z 表示垂直方向，如表2所示。
表2 四种分析工况
3.4 散热器支架强度分析结果
以固定在车身的螺栓安装点为约束，散热器用质心点代替，计算最大应力结果为434MPa ，如图4所示（只显示散热器支架，隐藏散热器和底板钣金），该最大应力大于材料的
屈服强度，导致散热器支架发生破坏。
图4 散热器支架应力云图
4 散热器支架改进方案
4.1 改进方案模型
针对此破坏问题，提出了两种解决方案，方案一在原方案基础上增加与车身固定的螺栓数量，如图5所示。
图5 方案一
方案二为在原方案基础上增加加强筋，增加板厚从2mm
变为3mm ，更改支架材料，从SPCC 变为Q345，如图6所示。
图6 方案二
4.2 改进方案仿真结果
放案一应力最大值为358MPa ，出现垂直工况1，大于材料的屈服强度188MPa ，不满足强度要求，应力云图如图7
所示（只显示散热器支架， （下转第49页）
曾备：基于ASPICE 流程标准的车载电控单元正向开发研究
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及软件开发流程（SWE ）可对应到车载电控单元零部件级别（L3）、组件级别（L4）及模块级别（L5）的交付物。各层级的架构设计文档，对上层的设计需求进行了分解，并根据下层的接口关系进行
功能的分配，进而建立了上下层级设计需求的追溯关系。
但软、硬件的设计过程不是完全并行的，本文的研究及实践表明，硬件的设计过程要先于软件的设计过程，软件的需求、设计要基于硬件设计方案进行补充完善，内容较系统需求更为丰富且具有针对性，不是简单的形式上的分解。另一方面，基于接口需求的功能分解方法，同样适用于整车的
其它层级。
参考文献
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Systems,”Engineering Systems Monograph (2004).
（上接第40页）
隐藏散热器和底板钣金），故此方案不采用。
图7 方案一应力云图
方案二应力最大值为202MPa ，出现垂直工况1，小于材料Q345的屈服强度，满足要求，安全系数为1.7，应力云图如图8所示（只显示散热器支架，隐藏散热器和底板钣金），故采用此方案。
图8 方案二应力云图
通过有限元仿真结果对比，在相同的约束和载荷条件下，方案二能够满足强度要求，并且在采用方案二进行高强耐久试验后，再未出现散热器断裂现象，体现出有限元分析能够较好地指导设计，并预测试验现象。
5 结论
本文运用HYPERWORKS 软件对散热器支架进行了有限元分析，出高强耐久试验时散热器支架破坏的原因。并通过对改进方案的有限元分析仿真计算，到了满足强度要求的方案，在产品开发中，有限元分析能够提高开发效率，缩短开发时间。
参考文献
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零部件,2017.
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