应用 Altair HyperMesh 分析分动器壳体的应力分布，验证应力值是否超过材料的屈服极限，同时提出设计的改进建议。

1 分析目的

某汽车的分动器壳体由特殊材料制成。现在通过有限元来分析分动器壳体的应力分布，验证应力值是否超过材料的屈服极限。

2 有限元模型的建立和计算分析

图 1 为分动器壳体模型的俯视图。分动器壳体由前后两个壳体组成，图中前面的壳为分动器的前壳体，后面的壳为分动器的后壳体。图中上面的小孔中前面的为前壳体输入轴孔，后面的为后壳体输入轴孔;下面的大孔中前面的为前桥输出轴孔，后面的为中后桥输出轴孔。

应用 HyperMesh 对分动器壳体进行有限元分析。计算时，壳体本身由四面体的固体单元组成，单元尺寸为 3mm。分动器的前后壳体用刚性连接单元连接。本模型中节点总数为507261，单元总数为 2184372，刚性单元总数为 71。现在已知分动器的孔受与孔半径垂直的切向力 Ft，平行于孔半径的径向力 Fr和垂直于孔面的轴向力 Fa。在计算中，假定径向力与切向力的合力的接触面是 90 度圆弧，并以均布载荷 PI和 PO的形式加载到模型的输入轴孔和输出轴孔上，而轴向力 Fa以集中力的形式加载到模型上。

分动器壳体两端支座被其他部件在支座表面卡住。在模型中，对支座表面(包括支座表面上的螺栓孔)上的所有节点施加 6 个自由度的约束。图 2，图 3 给出了施加边界条件后的前壳体和后壳体有限元模型图。

图2 施加边界条件后的前壳体有限元模型

图3 施加边界条件后的后壳体有限元模型

对模型进行计算，图 4 为计算得到的分动器上的应力分布。从图 4 和图 5 中可以看出，模型中的最大应力在分动器支座左上角和前后壳体连接的部分，此处应力值超过了材料的屈服极限，而分动器其他部位的应力值均小于屈服极限。从图 6 可以看出，另一端支座右上角附近的应力值比该支座其他部位的应力值要大。图 5 和图 6 说明了支座的尖角对应力值的影响较大，而两端支座周围筋上的应力值虽然没有超过屈服极限，但筋与支座连接的部位的应力水平比支座的其他部位的应力水平要 高。

3 结论

从以上分析可以得出以下结论：用特殊材料制成的分动器壳体基本满足强度要求;对于应力值超过屈服极限的部分，建议设计人员将支座的尖角修平，以达到减小局部应力水平的要求，同时减少支座附近筋的使用，简化分动器结构.