基于MSC.Fatigue的散热器支架疲劳分析
本文通过利用MSC.Fatigue对可靠性试验中出现问题的散热器支架进行疲劳寿命分析，疲劳寿命CAE分析结果与试验中发生裂纹的部位一致，并提出改进方案，进行寿命比较。
1概述
长安汽车某款车型在进行前悬前进制动力耐久性试验时，试验进行到1.2万次时，散热器支架出现裂纹、焊点撕裂现象，如图1所示，未满足设计目标。同时，该车型在可靠性道路试验中途，散热器支架总成也发生焊点脱焊及车体局部开裂，现象与强度试验一致。
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图1试验结果
2强度分析
2.1强度分析模型
强度分析模型采用白车身模型加前悬模型，约束与加载与台架试验完全一致，如图2所示。
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图2强度分析模型
2.2材料参数
散热器支架及前纵梁材料参数请见表1所示。
表1材料参数表
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2.3强度分析结果
运用MSC.Nastran求解器进行强度分析，散热器支架与前纵梁连接处出应力集中，最大应力σmax=231MPa，如图3所示。最大应力未达到屈服极限，属于疲劳破坏。
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图3应力云图
3疲劳分析
3.1疲劳分析模型
选取散热器支架、散热器下横梁、前纵梁以及与其临近应力较大的零件作为疲劳分析模型，如图4所示。
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图4疲劳分析模型
3.2疲劳分析结果
疲劳分析采用初始裂纹分析方法，载荷曲线模拟前悬前进制动力试验，如图5所示。
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图5疲劳分析载荷曲线
疲劳分析最小寿命为1.16万次，出现在www.huisheliren.com前纵梁外板与散热器支架连接处，如图6所示，分析与试验结果基本吻合。
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图6疲劳分析结果
4优化方案
4.1方案描述
开裂部位增加焊点，并在散热器支架与纵梁之间增加一个加强支架，与相邻零件焊接，如图7所示。
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图7优化方案
4.2优化方案分析结果
优化方案散热器支架最大应力σmax=161MPa，比优化前降低30.3%；疲劳分析最小寿命为10.1万次，比优化前提高一个数量级，达到设计要求，如图8所示。
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图8优化方案分析结果
4.3试验结果
采取优化方案后，在前悬前进制动力耐久性试验和可靠性道路试验中散热器支架均未出现脱焊、开裂现象，试验结果与分析结果基本吻合。
5结论
可靠性是汽车最为重要的性能之一，MSC.Nastran、MSC.Fatigue软件可以提供较为准确的强度和疲劳计算。在车辆的设计和验证的过程中，可以对发现问题利用虚拟手段，再现问题发生过程，分析问题产生机理，找出解决问题的方法，从而有效地指导设计。
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