散熱器是水冷式內燃機冷卻系統中一個重要部件汽車在行駛過程中，散熱器承受來自發動機和路面的振動載荷，若其結構強度不足，會使其各部件間的焊縫產生裂縫而滲漏，從而可能會對發動機的正常工作造成影響。常見的散熱器分為管片式與管帶式兩種，其中管帶式目前應用更為廣。由于管帶式散熱器結構復雜及計算機軟硬件條件的限制，前人在其結構強度分析方面所作研究。本研究以汽車所裝1301132- AL型散熱器為例，應用有限元分析技術對車用管帶式散熱器的結構動強度進行了分析。
      散熱器的左右吊耳通過橡膠墊由螺栓固定在車架上，汽車行駛中，來自發動機與路面的振動載荷由車架通過橡膠墊作用在散熱器左右吊耳上，且由路面傳來的振動載荷為隨機載藏因此，散熱器工作過程中力學模型可描述為左右吊耳固定并承受隨機載荷的動態力學模型在臺架振動試驗中，散熱器固定模式和承載點與實車相同，所受載荷為正弦變化周期載藏為散熱器力學模型示意。
      管帶式散熱器結構非常復雜，某型散熱器包括上下主片、上下儲水室、冷卻水管、散熱帶、左右支撐杭左右側片以及左右吊耳散熱器各個零件由不同厚度、不同材質的板材或帶料制成，均為結構復雜、厚度各不相同的薄壁件，所以運用抽取中性平面的方法，選取板殼單元來建立其有限元模型所選用的彈性變形板殼單元具有彎曲與膜片特點，可以施加垂直于單元平面的載荷或單元平面內的載荷，每個單元有4個節點A，B，G，D，每個有限元節點擁有6個自由度，分別為：單元方向的線位移自由度，軸的轉角自由度該單元具有應力強化與大變形性能，單元厚度通過4個節點處的厚度給出，可以指定單元的基本剛度，還可以給單元指定各向異性的材料參數彈性變形板殼單元的幾何形狀、節點位置與坐標系所示通過指定板殼單元的厚度來輸入各個零部件的厚度散熱器，左右吊耳各墊一個起緩沖減振作用的橡膠墊，由螺栓、螺母與鎖銷固定在車架或振動試驗臺上在有限元模型中，在相應位置各選用一個拉壓彈簧一阻尼組合單元來模擬橡膠墊的緩沖減振作用。所選用的拉壓彈簧一阻尼組合單元是一個單軸的拉壓單元，有兩個節點，每個有限元節點具有3個自由度，分別為：單元方向的線位移自由度，剛度通過k定義，阻尼系數通過C定義，不考慮彎曲與扭輥拉壓彈簧-阻尼組合單元的幾何形狀、有限元節點的位置與坐標系。
      網格劃分時需要準確反映原結構幾何和力學特性，又要盡量減少單元節點的數量，降低計算工作量經初算后在應力較大的危險部位細化網格，如主片與冷卻水管相連的焊縫處，在上下儲水室、支撐杭側片等部位網格相對粗糙一些，利用零部件的結構對稱性可簡化建模過程，比如主片，可先建立1/4實體模型，對有限元模型進行網格劃分，再將網格進行一次或兩次對稱復制即可。散熱器各零部件材料及網格劃分明細情況模型中共包括41767個單元，其中板殼單元4176外，彈簧一阻尼組合單元2個，3809節點，22857自由度。
      約束吊耳與試驗臺或車架固定處節點的2個自由度，即以表示散熱器不能橫向或前后運動，只能隨試驗臺或車架上下運動或繞，軸輕微轉力載荷F通過拉壓彈簧-阻尼組合單元加在散熱器上約束與加載。
      為了驗證這個理論模型，在散熱器研究所實驗室的MTS振動試驗臺上對散熱器進行了耐振性能測試試驗時，將散熱器內部注滿溫水后密封，按散熱器在汽車上的實際安裝方式，將散熱器左右吊耳各墊一橡膠墊，通過螺栓、螺母、鎖銷固定在試驗臺上該振動試驗臺能實現正弦波上下振，由于型散熱器主要裝在輕型車上，其整車質量小于25t所以試驗時按照國家標準規定激振頻率選取為20 H、加速度峰值選取為25 m城振幅選取為±158 mm，振動方向選取為垂直。
      根據有限元初步分析結果，分別在被測散熱器的上下主片、冷卻水管、上下儲水室、左右側片各關鍵部位的測試點上共布置了19枚直角應變花20枚單片應變片，來測試散熱器在振動試驗臺上的應力場。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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