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1、 第 1 页 MSC.Nastran 在汽车在汽车电子产品电子产品支架分析中的应用支架分析中的应用 崔浩 李晓晨 李志强 景向策 长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定，071000 摘摘 要要:本文运用 MSC.Nastran 软件对某款 BCM(Body Control Module)支架进行分析，考虑冲击、 振动试验 工况，模拟振动发生器计算支架寿命。以验证设计的可行性，为结构的设计提供参考。 关键词关键词: MSC.Nastran；频响分析； The Application of MSC.Nastran For the Analysis of Electri
2、c Bracket Cui Hao Li Xiaochen Li Zhiqiang Jing Xiangce R&D Center of Great Wall Motor Company ,The Automobile Engineering Technology & Research Center of Hebei Province, 071000，Baoding Abstract: This report focus on the BCM(Body Control Module) bracket analysis by MSC.Nastran, The analysis results p
3、rovided the reference to the structure design. then give some suggestions across to the analysis results. Key words: MSC.Nastran frequency analysis 1.引言引言： 汽车电子产品在使用过程中会受到汽车行驶引起的机械力的干扰，这些机械力的主要形 式包括： 振动、 冲击等， 它们是汽车电子产品零部件机械结构破坏的主要因素。 本文采用CAE 方法对某车型BCM(Body Control Module)支架的冲击、振动工况进行仿真，以验证其结构是 否满足性能
4、要求。 2.模型模型建立建立： 模型中BCM支架采用SHELL壳体单元， 模型基本单元尺寸3mm， 焊缝采用RBE2处理， 在 BCM 质心位置采用 CONM2 单元模拟 BCM。模型如图 2-1 所示。 第 2 页 图 2-1 BCM 支架有限元模型 2.1 冲击工况分析冲击工况分析：如表 2-1 所示： 表 2-1：某款 BCM 冲击工况试验要求 试验内容 试验要求 冲击工况 边界条件： 约束截取管梁边界处6个方向自由度； 载荷工况： 分别施加X、 Z两个方向35g加速载荷。 支架最大应力不得超过材 料的屈服点。 2.2 振动振动工况工况分析：分析：如表2-2所示： 表 2-2：某款 BC
5、M 振动工况试验要求 试验内容 试验要求 振动工况 边界条件： 分别释放 X、 Z 两个方向平动自由度； 载荷工况： 模拟振动发生器， 在管梁两端分别施 加X、Z两个方向单位激励载荷； 频率范围：10Hz1000Hz； X、Z 两个轴向振动 12h。 支架不得发生疲劳破坏。 功率谱密度（PSD）与频率按图2-1所示： 图 2-1 PSD 与频率 其中：X 轴频率，Hz；Y 轴PSD，(m/s2)2/Hz。 3.分析结果分析结果: 3.1 冲击工况分析结果：冲击工况分析结果： 第 3 页 图 3-1 冲击载荷X方向应力云图 图 3-2 冲击载荷Z方向应力云图 经分析，BCM 支架在冲击工况下的最
6、大应力为 1560MPa，支架发生断裂失效。我们对支 架结构的分析可以看出，支架为悬臂梁结构，支架根部局部刚度较弱，且支架根部左右结构 的差异较大容易发生因受力不均匀而导致应力集中现象。因此，结合上述结构因素及仿真分 析结果对其结构进行改善。改善后结构如图 3-4 所示： 图 3-3 改善方案 BCM 支架结构对比 3.2 改善改善结构冲击工况分析结果：结构冲击工况分析结果： 图 3-4 冲击载荷 X 方向应力云图 图 3-5 冲击载荷 Z 方向应力云图 改善后的 BCM 支架在冲击工况下的最大应力为 188MPa，应力较原方案大幅降低，小于 材料的屈服强度，满足冲击工况试验要求。 1、对支架
7、搭接根部位置进行 局部刚度加强，同时将支架 根部搭接位置更改为左右 对称结构。 2、在支架边缘增加翻边结构。 第 4 页 3.3 振动工况分析结果：振动工况分析结果： 采用 MSC.Nastran 进行频响分析，而后以分析结果作为输入进行疲劳分析。疲劳寿命分 析结果如下图所示： 图 3-6 振动工况 X 方向寿命云图 图 3-7 振动工况 Z 方向寿命云图 BCM 支架在振动工况下的最小循环次数为 1.9*107次，满足振动工况试验要求。 综上，经仿真分析，改善后的 BCM 支架在冲击、振动工况下均能满足性能的要求。后 续经台架试验验证，BCM 支架顺利通过冲击、振动工况台架试验。在满足支架性能要求的基 础上进一步的验证了仿真分析的准确性。 4.结论：结论： 利用MSC.Nastran强大的频响分析功能， 可以对汽车电子产品支架在设计初期进行仿真分 析，从而有效的验证设计的可行性，为性能设计提供数据支持。 参考文献：参考文献： 1张洪武，关振群，李云鹏，顾元宪著.有限元分析与CAE技术基础.北京：清华大学 出版社，2004 2张永昌著. MSC.Nastran有限元理论基础及应用.北京：科学出版社，2004
