汽車內(nèi)后視鏡有限元分析（一）

汽車后視鏡是汽車主動安全的重要裝置之一，是駕駛員獲取汽車兩側(cè)和后方等外部環(huán)境信息的工具。在平常的駕駛過程之中，經(jīng)驗老到駕駛員都會憑借車內(nèi)的后視鏡以及車旁的兩個后視鏡來判斷自己行車的情況。

很多司機(jī)朋友開車非常注意左右后視鏡，卻沒有看車內(nèi)后視鏡的習(xí)慣，其實觀察內(nèi)后視鏡能夠更準(zhǔn)確判斷出與后車的距離，尤其是在高速路行駛時。為什么車內(nèi)后視鏡能夠準(zhǔn)確看出與后車距離呢？因為車內(nèi)后視鏡是平面鏡，而兩側(cè)外后視鏡是凸面鏡，近距離的景物顯示會變夸張、變形、距離變遠(yuǎn)。而平面鏡的內(nèi)后視鏡能夠反映真實距離。

車內(nèi)后視鏡一般安裝在前擋風(fēng)玻璃上，在汽車運(yùn)行過程中，發(fā)動機(jī)的振動以及路面激勵導(dǎo)致車體振動，都會引起鏡頭振動、支架彎曲及擋風(fēng)玻璃的振動，從而引起鏡頭偏轉(zhuǎn)或部件斷裂，改變后視野，這種改變直接影響到乘客的安全。因此，在汽車內(nèi)后視鏡的設(shè)計過程中，不僅要考慮支架的強(qiáng)度，防止其斷裂，還要考慮擋風(fēng)玻璃及其連接位置的情況，保證汽車后視野的穩(wěn)定性。這使得車內(nèi)后視鏡產(chǎn)品設(shè)計過程中，必須引入CAE仿真技術(shù)進(jìn)行模擬和分析。

眾所周知，隨著汽車工業(yè)的飛快發(fā)展，品牌之間的競爭也越來越激烈，汽車的研發(fā)周期也越來越短，提高產(chǎn)品的設(shè)計效率和質(zhì)量就顯得尤為重要。與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比，無論是在提高效率、改善產(chǎn)品可靠性方面，還是降低成本、降低勞動強(qiáng)度方面，CAE技術(shù)都有著巨大的優(yōu)越性。

元王將分多個篇章詳細(xì)介紹后視鏡的有限元分析，我們依據(jù)建立汽車后視鏡相關(guān)模型，對其進(jìn)行有限元分析計算，最終得出后視鏡產(chǎn)品的分析報告及改進(jìn)措施。

分析背景

對后視鏡分別在X、Y、Z三個方向上施加10~1000Hz的PSD譜，考查后視鏡鏡桿、鋅合金、螺栓、后視鏡連接塊的受力情況。按照下表中的PSD載荷譜（如下表所示）對后視鏡進(jìn)行振動載荷的施加。

邊界條件：固定后視鏡位置1處（與玻璃連接的鋅合金塊）的六向自由度。

有限元模型

分析結(jié)果

X方向應(yīng)力云圖

1、X方向的振動工況最大應(yīng)力為4.23Mpa，位置在鋅合金與螺栓接觸的地方，螺栓在X方向振動工況下的最大應(yīng)力為3.42Mpa，小于材料屈服強(qiáng)度。

2、X方向的振動工況下：鏡桿最大應(yīng)力值為2.82Mpa，位置如圖所示；后視鏡連接塊最大應(yīng)力值為0.951Mpa，位置如圖所示；鏡桿與后視鏡連接塊的最大應(yīng)力都小于材料屈服強(qiáng)度，零件不會發(fā)生破壞 。     

X方向頻率-位移曲線圖

后視鏡連桿在X向振動時，最大響應(yīng)頻率在60.75Hz，此頻率下的位移為0.00185mm。      

Y方向應(yīng)力云圖

1、Y方向的振動工況下：最大應(yīng)力為10.12Mpa;鋅合金最大應(yīng)力為5.85Mpa，位置在與鏡架接觸的斜面上；螺栓的最大應(yīng)力為2.44Mpa，小于材料屈服強(qiáng)度。

2、Y方向的振動工況下：鏡桿最大應(yīng)力值為10.12Mpa，位置如圖所示；后視鏡連接塊最大應(yīng)力值為3.43Mpa，位置如圖所示；鏡桿與后視鏡連接塊的最大應(yīng)力都小于材料屈服強(qiáng)度，零件不會發(fā)生破壞。

Y方向頻率-位移曲線圖

后視鏡連桿在Y向振動時，最大響應(yīng)頻率在60.75Hz，此頻率下的位移為0.00578mm。

Z方向應(yīng)力云圖

1、Z方向的振動工況下：最大應(yīng)力為19.29Mpa，位置在鋅合金與螺栓接觸的地方，鋅合金最大應(yīng)力為15.12Mpa，小于材料屈服強(qiáng)度，零件不會發(fā)生破壞。

2、Z方向的振動工況下：鏡桿最大應(yīng)力值為14.29pa，位置如圖所示；后視鏡連接塊最大應(yīng)力值為4.63Mpa，位置如圖所示；鏡桿與后視鏡連接塊的最大應(yīng)力都小于材料屈服強(qiáng)度，零件不會發(fā)生破壞。

Z方向頻率-位移曲線圖

后視鏡在Z向振動時，最大響應(yīng)頻率在64.32Hz，此頻率下的位移為0.0545mm。

結(jié)論

在振動工況下各零件應(yīng)力都小于材料屈服強(qiáng)度。

以上為汽車內(nèi)后視鏡在振動工況下各零件的應(yīng)力分析，后續(xù)我們還將分享后視鏡與擋風(fēng)玻璃之間的粘結(jié)力，振動工況下鏡桿球頭與連接塊之間的最優(yōu)過盈量，擋風(fēng)玻璃振動強(qiáng)度分析等。為您全面介紹車內(nèi)后視鏡的有限元分析流程。選擇元王CAE仿真應(yīng)用專家，為您的企業(yè)帶來無限可能。