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某型轿车方向盘反力分析 龙弟德 廖世辉 杨敖 （长安汽车股份有限公司汽车工程研究院，重庆 401120） 摘要 ：本文运用 Abaqus 软件，对某型轿车的方向盘进行轮辐静载荷试验仿真分析。分析结果满足轮辐反力的标准要求，且仿 真分析得到的反力与位移曲线与试验得到的压力与位移曲线吻合较好。 关键词 ：Abaqus，方向盘，非线性 Steering Wheel Reaction Force Analysis LONG Di-de LIAO Shi-hui YANG Ao (Automobile Engineering Institute of ChangAn Automobile Co.Ltd, Chongqing,401120,China) Abstract ：Analyzed spoke static load test of steering wheel using Abaqus. The result of analysis satisfied criterion request of spoke reaction force, and the reaction force-displacement curve of CAE analysis is consistent with the pressure force-displacement curve of test. Keyword : Abaqus, Steering wheel, Non-linear 1 引言 方向盘是轿车的关重零部件，是主动安全研究的内容之一。在设计和制造的过程中要保证方向盘的刚度和强 度，而且更要保证在使用的过程中，当汽车发生碰撞时，驾驶人员的胸膛冲击方向盘，方向盘给人的反力不能超 出规定的数值。如果冲击的反力大于了规定的数值，将给驾驶者留下安全隐患，因此在汽车开发的过程中必须对 方向盘的刚度、强度及轮辐静载荷反力进行分析。 在本文中，将结合实际的轿车方向盘开发，根据几何模型建立有限元模型，根据轮辐静载荷反力试验情况进 行约束和加载。在分析中将考虑材料非线性和几何非线性。最后根据分析和试验的情况进行对标。 2 轮辐静载荷试验简介 如图 1 所示为轮辐静载荷试验的台架安装。用刚性夹具将方向盘固定在装车状态，用刚性夹具固定 12 点处 载荷方向上的位移，用压力机在 6 点辐条处施加规定强制位移，在加载的时候沿载荷方向慢慢加载，保证准静态 的效果。用仪器记录位移与压力的关系曲线。 图 1 轮辐静载荷试验装置 3 分析模型 3．1 有限元模型 为了和轮辐静态载荷台架试验进行对比，模型只选取方向盘进行建模，如图 2 所示，模型中共 483842 个单元、 122158 个节点，单元的类型为四面体（C3D4）单元。 图 2 方向盘轮辐反力分析有限元模型 3．2 材料参数 本文分析涉及到塑性，因此将考虑材料非线性和几何非线性，所以除给出材料的弹性模量和泊松比外，还给 出了材料发生塑性后应力－应变强化曲线。 3．3 边界条件和载荷情况 如图 3 所示，根据试验的约束和加载，给出分析的边界条件和载荷情况。约束花键中心的全部自由度，约束 12 点处的 1 方向平动自由度，在 6 点辐条处沿 X 负向加载规定的强制位移。 图 3 方向盘轮辐反力分析边界条件 4 计算结果 按照图 3 所描述的边界条件进行计算，仿真分析的加载位移与反力曲线关系如图 4 所示，当强制位移加载结 束时反力达到最大值，最大值为 1854.53N，小于规定的最大值。图 5 为轮辐静载荷台架试验的位移与压力曲线， 当强制位移加载完成时压力值为 1800N 左右。从两幅图的位移与压力关系曲线可以看出，仿真结果与试验结果吻 合得较好。 图 4 仿真的反力与位移曲线 图 5 试验的压力与位移曲线 5 结论 本文运用 Abaqus 对方向盘进行轮辐静载荷试验仿真，得