转向节强度、刚度仿真分析方法

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基于ANSYS的农用车转向节有限元分析

基于ANSYS的农用车转向节有限元分析

出,同样也在中38截面向中30截面的过渡部分存在应力集中,
6。
,其余部分在 4122Pa 一 20114P
。之间。静应力强度小于x=226MP
材料的许用应力,而大于了材料的许用疲劳强度极限。所以此转
向节在此工况下不能满足使用要求。需进行改进。(3)紧急制动
工况的计算模型及结果分析。在紧急制动工况中,对轮轴轴颈
使用图形技术显示计算结果。本文应用有限元分析软件ANSYS对
农用车转向节进行了结构建模和强度分析,针对原转向节在强
度上表现出的不足,对此款转向节提出了优化措施,使原转向
节在基本不改变外形尺寸的前提下,强度有了较大提高。
1转向节受力分析 转向节的受力按照3种危险工况进行计算分析,eP:紧急制
动工况、侧滑工况、越过不平路面工况。根据3种基本受力极限
3.4改进措施 提高零件疲劳强度的常用方法有以下几种:(1)加大转向
节的尺寸,使之满足疲劳强度的要求;(2)适当提高材料的硬 度;(3)减小表面粗糙度,减少应力集中;(4)在表面附近形成 大的残余压应力。措施一:改进转向节尺寸。改进转向节尺寸 则需要全部重新计算,而且将会改变轮毂等零件的尺寸设计, 周期长,成本高。措施--:提高材料的疲劳强度,降低加工表 面粗糙度。提高材料的疲劳强度是最妥善、简单,也是最常采 用的方法。改变40Cr调质时的回火温度,由原来的575℃度降为
2011.N013徽Leabharlann 公路施工中压实度检测方法探讨
周余 (重庆市交通工程监理咨询有限责任公司400060)
.关键词公路压实度检测密度试验探讨 利用公路工程高科技试验检测技术,充分发挥其在质量管
理中的重要作用,已成为世界公路交通科技发展新趋势之一。 本文结合施工实际与同行们一起探讨交流,以达到共同提高, 确保公路工程施工质量的目的。 1压实度和密度试验检测方法 1.1环刀法

汽车转向节有限元分析—客车技术

汽车转向节有限元分析—客车技术

轿车转向节有限元分析江迎春陈无畏(合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥 230009)摘要对某款轿车前悬架在三种工况下的受力情况进行分析,并利用PATRAN和NASTRAN有限元分析软件对该轿车的转向节进行了强度和变形的分析计算,找到了该结构设计的薄弱环节,为改进设计提供了依据。

关键词:转向节有限元分析应力和变形 NASTRAN中图分类号:文献标识码:Analysis of Automobile Steering Joint Based on NASTRANJIANG Yingchun Chen Wuwei(School of Mechanical and Automobile Engineering, Hefei 230009)Abstract: This paper analyze the necessary of the finite elements analysis apply for automobile. Makes finite element analysis for the steering knuckle of a certain type of car by using PATRAN and NASTRAN and calculates the knuckle’s stress and deformation characteristics. Points out the weak point of design in the original structure,which is regarded as the basis for improvement.Key words:steering joint; finite element analysis; stress and deformation; NASTRAN;1 概述汽车悬架对整车道路行驶动力学特性(如操纵稳定性、行驶平顺性等)有举足轻重的影响。

基于MotionView整车虚拟试验场仿真的后转向节强度分析

基于MotionView整车虚拟试验场仿真的后转向节强度分析

基于MotionView整车虚拟试验场仿真的后转向节强度分析徐新新;宋峰;王瑞锋【摘要】由于车辆行驶状况复杂多样,传统静态工况无法复现各类恶劣路况下后底盘转向节真实应力,因此在利用MotionView建立整车刚柔耦合多体动力学模型的基础上,将后转向节利用柔性体进行模拟;在进行虚拟试验场仿真分析的同时采用模态综合法计算结构动应力,得到后转向节最高应力位置及发生时刻.仿真结果与整车道路试验结果的对比表明仿真方法准确.【期刊名称】《计算机辅助工程》【年(卷),期】2016(025)006【总页数】5页(P46-50)【关键词】汽车;转向节;动应力;模态综合法;刚柔耦合;惯性释放;应变片;虚拟试验场【作者】徐新新;宋峰;王瑞锋【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000;河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000;河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000;河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000【正文语种】中文【中图分类】U462.2转向节是底盘的重要构件,连接着车轮以及悬架总成,其不仅承受地面对车轮的垂向冲击,而且承受车辆转弯或制动时产生的横向和纵向力以及力矩,因此转向节的强度性能直接影响汽车行驶的安全性和可靠性.传统的转向节强度分析方法主要通过静态工况进行仿真分析,但静态工况加载比较单一,难以复现汽车在坏路上行驶时转向节的真实受力情况.本文利用MotionView多体动力学软件建立整车刚柔耦合模型,通过整车虚拟路面仿真提取仿真过程中转向节最大应力,评判转向节强度性能,最后通过与转向节贴片试验进行应力对比验证仿真方法的准确性.1.1 转向节柔性体生成使用MotionView软件中的FlexTools模块,根据转向节bdf格式有限元模型,选用Craig-Bampton模态综合法,并设置输出转向节应力应变信息,生成h3d 格式的转向节柔性体文件,生成界面及柔性体模型见图1.1.2 整车模型搭建在MotionView软件中建立整车模型[1],包括前、后悬架系统,转向系统,传动系统,车身,动力总成和轮胎.在建模过程中保证衬套、减振器、弹簧以及限位块等弹性元件的参数设置与实测值相同,硬点坐标及各底盘部件质量惯量可直接在数值模型中进行量取,搭建完成的整车质量质心参数与实车保持一致,根据轮胎的力学特性数据拟合轮胎模型,并制作轮胎属性文件[2-4],最后将整车模型中转向节的刚体模型替换为柔性体.建立的整车刚柔耦合模型见图2.1.3 路面模型搭建使用等效容积法[5]在有限元软件中对比利时路、鱼鳞坑路、圆饼路和点坑路进行建模,并转换为rdf格式虚拟试验场路面文件,建立的路面模型见图3.2.1 仿真工况工况选取及车速设置见表1.2.2 仿真结果通过整车虚拟路面仿真可输出转向节各时刻最大应力随时间变化曲线及最大应力时刻转向节应力云图,见表2.由表2仿真结果可知:在点坑路工况下,转向节出现最大应力203 MPa,小于转向节材料的屈服极限,满足强度设计要求.利用有限元惯性释放方法验证动应力分析方法的精度.通过整车虚拟路面仿真,提取每个路面出现最大应力时刻转向节各安装点载荷[6-7],作为4种分析工况,在有限元软件Nastran中对转向节进行惯性释放[8]CAE 分析,求解4种工况下转向节应力.有限元惯性释放与整车仿真模态综合法应力幅值对比结果见表3,有限元惯性释放模型见图4.由此可知:2种仿真方法获得的转向节应力幅值及分布完全一致,故可认为整车虚拟路面仿真分析中模态综合法所得转向节动态应力与有限元方法精度相当,能够用于评判结构强度.在转向节表面粘贴应变片.由于各路段转向节最大应力位置处不易贴片,故选用较平整位置进行贴片,在后悬转向节贴4个应变片,编号为1~4号.采集转向节贴片处应变[9]曲线,通过计算获取转向节各路段贴片处最大应力,并与整车虚拟路面仿真获取的各路段贴片位置处应力最大值进行对比,结果见表4.1号应变片与3号应变片试验应力结果小于30 MPa,所以不列入对比结果表;此外,点坑路工况试验危险度较高,出于车辆及人员安全考虑,未进行该路况试验.由表4可知:3种路况下仿真与试验结果应力幅值最多相差6 MPa,且差异均在14%以内,可验证模型搭建以及仿真方法的准确性.考虑到仿真与试验的差异,将虚拟试验场动应力分析所得最大应力203 MPa上浮14%后为231 MPa,仍小于转向节材料屈服极限,故认为结构设计满足恶劣路况行驶强度要求.(1)利用整车刚柔耦合模型,仿真计算车辆在坏路上行驶时转向节的应力,结果显示各工况下转向节应力幅值均小于其屈服强度,转向节不存在强度破坏风险,仿真分析结果为转向节设计提供支持.(2)提取最大应力时刻转向节各安装点载荷,在有限元模型中进行惯性释放分析,各工况应力计算结果与整车仿真柔性体直接提取应力结果一致,验证模态综合法动应力分析的准确性.(3)通过贴应变片进行实车道路试验,仿真与试验结果差异在14%以内,验证模型搭建以及仿真方法的准确性,虽未采集点坑路工况下转向节应力,但基于其他工况仿真精度来看,点坑路况时结构可满足强度设计要求,其结果可作为考察转向节应力性能依据.(4)转向节失效形式不仅包括强度破坏,还有可能疲劳失效,除动应力分析外,整车虚拟试验场仿真方法还可提取结构各安装点动态载荷作为疲劳计算[10]输入,从而达到零部件性能提前验证、缩短整车开发周期的目的.【相关文献】[1] 李修峰, 王亚斌, 王晨. MotionView & MotionSolve应用技巧与实例分析[M]. 北京: 机械工业出版社, 2013: 115-157.[2] 陈志伟, 董月亮. MSC Adams多体动力学仿真基础与实例解析[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2012: 1-3.[3] 方杰, 吴光强. 轮胎机械特性虚拟试验场[J]. 计算机仿真, 2007, 24(6): 243-247. DOI:10.3969/j.issn.1006-9348.2007.06.063.FANG J, WU G Q. Virtual proving ground of tire mechanical characteristics[J]. Computer Simulation, 2007, 24(6) : 243-247. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9348.2007.06.063.[4] 陈军. MSC.ADAMS 技术与工程分析实例[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2008: 173-175.[5] 杨国权, 赵又群, 郝鹏飞. 车辆虚拟试验场的路面建模方法研究[J]. 系统仿真技术, 2010, 6(3): 183-186. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1964.2010.03.003.YANG G Q, ZHAO Y Q, HAO P F. Method about the road modeling of vehicle virtual proving ground[J]. System Simulation Technology, 2010, 6(3) : 183-186. DOI:10.3969/j.issn.1673-1964.2010.03.003.[6] 赵晓鹏, 冯树兴, 张强, 等. 越野汽车试验场载荷信号的采集及预处理技术[J]. 汽车技术, 2010(9): 38-42. DOI: 10.3969/j.issn.1000-3703.2010.09.010.ZHAO X P, FENG S X, ZHANG Q, et al. Acquisition and pretreatment of load signals of an off-road vehicle from a proving ground[J]. Automobile Technology, 2010(9): 38-42. DOI: 10.3969/j.issn.1000-3703.2010.09.010.[7] WIRJE A, CARLSSON K. Modeling and simulation of peak load events using Adams-Driving over a curb and skid against a curb[EB/OL]. (2011-04-12) [2016-10-01].http://papers. /2011-01-0733. DOI: 10.4271/2011-01-0733.[8] 张少雄, 杨永谦. 船体结构强度直接计算中惯性释放的应用[J]. 中国舰船研究, 2006, 1(1): 58-61. DOI: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.01.014.ZHANG S X, YANG Y Q. Application of inertia relief in direct calculation of structural strength for ships[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2006, 1(1): 58-61. DOI:10.3969/j.issn.1673-3185.2006.01.014.[9] PANSE S M, GOSAVI S. Integrated structural durability test cycle development for a car and its components[DB/OL]. (2004-03-08)[2016-09-01]. /2004-01-1654/. DOI: 10.4271/2004-01-1654.[10] 肖志金, 朱思洪. 基于虚拟样机技术的轻型载货汽车车架疲劳寿命预测方法[J]. 机械设计, 2010, 27(1): 59-63.XIAO Z J, ZHU S H. Prediction method of fatigue life-span of light-duty truck frame based on virtual prototype technology[J]. Journal of Machine Design, 2010, 27(1): 59-63.。

CAE在汽车前转向节设计中的应用

CAE在汽车前转向节设计中的应用

CAE在汽车前转向节设计中的应用【摘要】转向节是汽车悬架中承受载荷的重要部件【1】,转向节支撑汽车载荷,带动整个前轮绕主销转动从而实现汽车转向。

由于在车辆的行驶过程中存在着多变的冲击载荷,故要求转向节具有很高的强度【2】,因此转向节的结构强度至关重要。

通过CAE对转向节的三维数模进行仿真分析,依据分析结果对转向节结构进行优化,达到使用要求,成为设计中重要的方法。

【关键词】转向节;CAE;优化前言随着世界经济的发展,市场竞争的不断加剧,CAE技术在提高产品性能,质量过程中的重要作用越来越被人们所认识。

通过先进的CAE技术,可以帮助工程设计人员在产品设计定型或生产之前预测、仿真和提高产品的性能质量,降低设计成本,节约资金,缩短产品投放市场的时间,提高竞争能力【3】,本文借助CAE仿真手段,对汽车底盘中的转向节进行优化,降低转向节的应力并提高转向节的质量。

1、仿真模型建立使用有限元前处理软件ANSA建立前悬架有限元模型。

橡胶衬套使用BUSH 单元模拟,衬套刚度由项目组提供的实验数据。

螺旋簧使用SPRING单元模拟,缝焊位置用RBE2模拟。

分析使用MSC.NASTRAN软件,对悬架系统进行制动、转向、加速三个工况的强度分析。

3、结论前转向节强度分析表明,优化前最大应力337.039MPa,超出QT450屈服强度(310MPa),优化后最大应力245.963MPa,减小91.076MPa,优化效果明显,强度满足要求。

4、小结运用CATIA进行分析前模型处理,运用Hypermesh V11.0进行模型的网格划分、属性设置、运用Abaqus6.10.1:nCode7进行边界条件设置、线性分析计算、运用Hyperveiw v11.0查看结果,发现转向节的薄弱位置,通过分析薄弱位置的形状,做出增加强度的方案,从而降低应力。

从设计阶段发现转向节结构缺点,进行优化使转向节达到使用要求。

参考文献[1]李飞.轿车转向节耐久性寿命预测研究.长春:吉林大学博士学位论文,2010年.[2]王霄锋.汽车底盘设计[M].北京清华大学出版社.[3]秦瑞芬.CAE技术在工程技术中的应用[J]景德镇直升机技术,2000年.。

汽车转向机构对驾驶员伤害的试验与仿真分析

汽车转向机构对驾驶员伤害的试验与仿真分析

汽车转向机构对驾驶员伤害的试验与仿真分析汽车转向机构对驾驶员来说是非常重要的部件,其性能直接影响驾驶安全。

因此,为了保障驾驶员的安全,有必要对汽车转向机构对驾驶员伤害的试验与仿真分析进行研究。

试验方面,可以进行碰撞试验、振动试验等多种试验。

其中,碰撞试验是最直接的一种试验。

试验时可以将汽车装载在试验台上,然后以不同的速度和角度撞击汽车前端,观察转向机构的反应和驾驶员的伤害情况。

通过试验可以发现转向机构的脆弱点和面对不同情况下的应对能力。

然而,由于试验成本高、周期长等原因,仿真分析也成为了研究汽车转向机构对驾驶员伤害的重要手段。

通过有限元分析可以模拟汽车碰撞时的场景,仿真汽车转向机构在撞击中的受力情况、变形情况及驾驶员受到的伤害情况。

此外,为了更准确地分析转向机构对驾驶员的伤害,还可以将驾驶员行为纳入仿真分析中。

为此,需要建立一个包含了驾驶员、转向机构和汽车结构的综合模型。

在该模型中,驾驶员可以通过连接汽车座椅和安全带的力学模型来实现,同时也可以对驾驶员局部身体姿态和骨骼骼骨强度进行建模。

通过对转向机构、汽车结构和驾驶员行为等多方面的仿真分析,可以最大程度地精确预测汽车碰撞后驾驶员的伤害情况,并为汽车转向机构的设计提供科学依据。

综上所述,试验与仿真分析都是研究汽车转向机构对驾驶员伤害的重要手段。

无论是试验还是仿真分析,研究人员都需要充分考虑汽车的实际使用情况,并针对不同驾驶员类型、碰撞情况和撞击角度制定不同的试验或仿真方案,以获得更加准确的数据。

这样可以为汽车制造商提供更加可靠和安全的转向机构设计,保障驾驶员的安全。

除了试验和仿真分析,研究汽车转向机构对驾驶员的伤害还涉及到人机工程学的知识。

人机工程学包括人体生理学,心理学和工程学三个方面,可以深入研究驾驶员与汽车转向机构之间的交互关系。

例如,人体生理学可以研究驾驶员在行驶中的身体姿态和骨骼强度等信息,同时还可以深入研究驾驶员的反应速度和耐力,这些都可以为转向机构设计提供参考。

机械系统的强度与刚度分析方法研究

机械系统的强度与刚度分析方法研究

机械系统的强度与刚度分析方法研究导言机械系统的强度和刚度是机械工程中非常重要的性能指标。

强度是指材料在外力作用下破坏的能力,而刚度是指材料在外力作用下变形的能力。

正确的强度和刚度分析方法对于设计可靠的机械系统至关重要。

一、强度分析方法1.材料力学性能测试强度是材料本身的属性,不同材料具有不同的强度特性。

因此,进行材料力学性能测试是进行强度分析的基础。

常见的测试方法有拉伸试验、压缩试验、剪切试验等。

通过这些测试可以获得材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等参数,为强度分析提供基础数据。

2.有限元分析有限元分析是一种重要的强度分析方法。

它通过将复杂的机械系统离散为有限数量的元素,并在每个元素上施加适当的约束和载荷,以模拟实际工况下的力学行为。

通过求解有限元方程,可以获得机械系统的应力和应变分布,进而评估其强度。

有限元分析具有高精度、适用范围广等优点,广泛应用于机械工程中。

3.强度理论分析强度理论分析是另一种常用的强度分析方法。

它根据材料的特性和结构的几何形状,通过应力分析和材料破坏准则来评估机械系统的强度。

常见的强度理论分析方法有极限强度理论、能量耗散理论等。

通过这些理论,可以分析机械系统在不同工况下的强度情况,并进行合理的设计。

二、刚度分析方法1.解析法解析法是一种基于数学公式的刚度分析方法。

对于简单的结构,可以通过解析方法得到准确的刚度值。

例如,在计算机数值控制(CNC)加工中,可以通过解析法计算出铣削刀具刀具柄的刚度,从而选择合适的切削参数,提高加工效率和精度。

2.模态分析模态分析是一种基于振动理论的刚度分析方法。

它通过求解结构的固有频率和振型,来评估结构的刚度。

模态分析可以帮助设计人员了解机械系统的振动特性,进而合理设计结构,提高系统的稳定性和刚度。

3.有限元分析与强度分析一样,有限元分析在刚度分析中也起到重要的作用。

通过有限元分析,可以计算机械系统在不同工况下的刚度,并进行优化设计。

有限元分析可以考虑材料和几何非线性、接触和摩擦等因素,从而更加准确地评估机械系统的刚度。

最新7180型轿车转向节有限元分析

最新7180型轿车转向节有限元分析

7180型轿车转向节有限元分析目录摘要: (1)ABSTRACT: (2)1 引言 (3)2 前述 (5)2.1ANSYS软件简介 (5)2.1.1有限元法简介 (5)2.1.2 A NSYS软件功能和技术特点功能 (6)2.1.3 A NSYS在机械工业中的应用 (7)2.2课题概述 (8)2.37180型轿车的参数 (10)2.4转向节的受力分析及其计算 (12)2.4.1转向节受力分析 (12)2.4.2转向节受力计算 (12)3 有限元分析过程 (15)3.1转向节有限元模型的建立 (15)3.2转向节有限元线性分析 (16)3.2.1紧急制动工况 (17)3.2.2侧滑工况 (20)3.2.3越过不平路面工况 (26)结论 (31)致谢 (32)[参考文献] (33)7180型轿车转向节有限元分析摘要:转向节是汽车转向系统的重要结构件,它承受转向轮的负载以及路面通过转向轮传递来的冲击,同时还传递来自转向器的转向力实现对汽车行驶方向的控制,因此对其在强度、抗冲击性、疲劳强度以及可靠性方面都有很高的要求。

以7180型轿车转向节为例,根据给定车型的结构特点和转向节的相关结构参数,分析其受力情况,然后在紧急制动工况、侧滑工况、越过不平路面工况这三种工况下进行有限元分析计算,找出其中最薄弱的环节并提出相应的结构修改措施。

关键词:转向节、有限元、强度、分析Abstract:Steering knuckle is an important structural element of vehicle steeringsystem. It is to bear the load and the impact of road that passing throughthe steering wheel. And also transfer power from the steering gear in orderto control the direction of car. Therefore its strength, impact resistance,fatigue strength and reliability requirements are high. For example the7180 cars steering knuckle, according to the structural characteristics of agiven model and related structural parameters of steering knuckle toanalyze the force, performed finite element analysis and calculation inemergency braking conditions, sideslip condition, over the uneven roadsurface condition of these three condition. Find out the weakest link andbring forward the corresponding measures for the structural changes. Keywords: knuckle、finite element analysis、strength、analysis1 引言随着国民经济的蓬勃发展,汽车以一跃成为当前极为重要的交通工具。

重载汽车转向节臂的强度分析及结构优化

重载汽车转向节臂的强度分析及结构优化

重载汽车转向节臂的强度分析及结构优化马宇;王红卫;蔚林林【摘要】重载汽车转向节臂结构复杂,承受弯扭组合变形的作用,强度分析至关重要。

通过ANSYS软件对汽车转向节臂在承受非线性载荷时进行模拟分析,采用参数化命令得到了转向节臂的等效应力分布规律。

通过修改应力值较大区域处的圆弧半径,对转向节臂进行结构优化设计,模拟显示,改进后的结构应力分布较为合理,最大应力值明显减小,为转向节臂的结构设计提供了理论参考。

%The structure of steering knuckle arm overloading car is complex, and it bears combination deformation of bending and twisting, the strength analysis was crucial important.The steering knuckle arm is simulated and analyzed for the nonlinear load through ANSYS software.Equivalent stress distribution rule of steering knuckle arm is got using parameterized com-mands .The steering knuckle arm structure is optimized by changing the circular arc radius of the stress value larger area, sim-ulation shows that the stress distribution of improved structure is more reasonable and maximum stress value decreases obvious-ly,it provided theoretical reference for the structure design of steering knuckle arm.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P68-69,72)【关键词】转向节臂;非线性载荷;强度分析;结构优化【作者】马宇;王红卫;蔚林林【作者单位】郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州450002【正文语种】中文【中图分类】U463.460 引言转向节臂是汽车转向系统中的重要安全件,在车辆运行中起着承载、导向的功能,其失效将导致汽车无法转向而引发严重的事故。

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转向节强度、刚度仿真分析方法
1.概述
1.1转向节
转向节(Steering Knuckle)又称“羊角”,是汽车转向桥中的重要零件之一,能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。

转向节的功用是传递并承受汽车前部载荷,支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。

在汽车行驶状态下,它承受着多变的冲击载荷,因此,要求其具有很高的强度。

转向节主要由转向节轴和转向节臂组成,转向节通常采用锻造毛坯件,通过机械加工成为一个复杂的空间受力件。

转向节圆锥轴上装有一对单列圆锥滚子轴承,使转向节与前轮制动器前轮毂相连。

1.2使用软件说明
ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件,是世界范围内增长最快的计算机辅助工程(CAE)软件,能与多数计算机辅助设计(CAD,computer Aided design)软件接口,实现数据的共享和交换,如NASTRAN, I-DEAS, AutoCAD等。

是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。

ANSYS功能强大,操作简单方便,现在已成为国际最流行的有限元分析软件,在历年的FEA评比中都名列第一。

目前,中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学
软件。

ANSYS Mechanical是利用ANSYS的求解器进行结构和热分析的。

其可进行结构、动态特性、热传递、磁场及形状优化的有限元分析。

1.3相关力学理论
刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。

是材料或结构弹性变形难易程度的表征。

材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。

在宏观弹性范围内,刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数,即引起单位位移所需的力。

它的倒数称为柔度,即单位力引起的位移。

刚度可分为静刚度和动刚度。

刚度是使物体产生单位变形所需的外力值。

刚度与物体的材料性质、几何形状、边界支持情况以及外力作用形式有关。

材料的弹性模量和剪切模量(见材料的力学性能)越大,则刚度越大。

2.前处理
2.1定义材料
建立几何模型后,进入Engineering Data界面,选择40Cr材料作为轮毂分析的材料。

并在mechanical中赋予几何材料属性。

2.2网格划分方法
采用ANSYS默认的网格划分方法,即自动网格划分方法。

虽然相较于映射网格划分方法划分出的网格质量等更好。

但考虑到实际分析的对象是复杂且不规则的实体,映射法很难对其进行有效的划分。

而自动网格划分相对而言更方便与节约时间。

网格尺寸也采用ANSYS根据实体自动检测实体并计算后得到的默认数值。

2.3紧急制动工况
工况描述:
汽车在制动过程中,除了收到地面的支撑反力,同时还受到路面给车轮的纵向力,为了分析的方便,先作如下假设:假设汽车在水平路面上行驶,汽车在制动过程时是直线向前行驶的,这样就可以采用载荷在转向节的圆形凸台上进行加
载。

约束方式:对转向节上下两孔进行fixed support约束
加载施加:在转向节与转向拉杆配合圆形凸台位置,X方向施加500N力,Z向施加1000N力。

网格划分:默认方法。

2.4侧滑工况
侧滑工况主要分为左侧滑和右侧滑,汽车发生侧滑的侧向力沿着汽车的横向,在进行分析的时候将载荷加载在圆形凸台上。

1.左侧滑:当汽车前轴向左侧滑时,汽车受到地面垂直向上的支撑力和向
左的侧向力
约束方法:同上
载荷施加:Y=500N,Z=1000N
网格划分:默认
2.右侧滑工况
与左侧滑工况相似,只是Y方向受到的力为-500N。

2.5有限元求解
1.制动工况:
该工况下最大应力为166MPa,最大形变为0.3mm。

2.左侧滑工况
该工况下最大应力为180MPa,最大应变为0.32mm。

3.右侧滑工况
该工况下最大应力为170MPa,最大应变为0.4mm。

3.分析结果与讨论
综上,所有工况下转向节的最大应变及最大形变都出现在转向节臂根部及受力销轴处,最大应力为180MP,最大形变为0.4mm。

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