基于UG和ANSYS软件的大学生方程式赛车车身设计与流场分析
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基于UG和ANSYS软件的大学生方程式赛车车身设计与流场分析
作者：马健等
来源：《山东工业技术》2015年第13期
摘 要：UG软件具有强大的曲面建模功能，其无差化的草绘曲线和三维曲线功能给实际建模过程带来便利条件。本文通过对已知大学生方程式赛车车架进行车身的设计建模，并通过有限元分析软件ANSYS 中FLUENT模块对赛车车身进行流场分析，验证赛车车身良好的空气动力学性能。
关键词：UG；大学生方程式赛车；车身；流体分析
1 前言
大学生方程式汽车大赛被誉为汽车工程师的摇篮，参赛对象主要为大学在校学生，允许少量研究生参与，但对人数有着严格的限定，目标为培养一批具有优秀动手能力、自主开发能力的未来汽车工程师，同时大赛规则对赛车进行严格的限定，使得设计更为复杂。本文利用UG的辅助设计对已有车架进行车身设计，并ANSYS软件进行有限元分析以得到具有优良空气动力学性能的车身。
2 大学生方程式赛车车架
大学生方程式赛车车架如图1所示，赛车车架作为各零部件的载体，对各零部件起到支持、连接作用，同时也受到来自自赛车内外的各种力的作用。在对车架设计初期必须考虑到车架应该有足够的强度来支撑车体在各种工况下而不会断裂，同时有足够的刚度来克服车架的形变，以免对车上各零部件间的配合产生影响。在满足上述刚度与强度条件下还需要满足质量尽可能轻，本文选取车架为桁架式结构，选用4130钢管经过氩弧焊焊接完成后能够满足上述条件。
3 大学生方程式赛车车身
大学生方程式汽车大赛作为一项追求比赛速度的赛事，车身空气动力学性能的好坏对比赛成绩影响是巨大的，车身曲面的平顺性，连续性又对空气动力学特性有着较大的影响。UG软件强大的曲面建模能力能够使车身曲面更加平顺，使气流不易从车身表面分离，从而对车身空气动力学性能产生较好影响。
4 车身模型的建立 龙源期刊网
首先将已有车架模型导入UG软件中，利用UG软件中自上而下的建模形式，在已有车架的情况下对车身进行设计，能够更好地将车身与车架进行配合，有效防止了与车架干涉问题和车身与车架间空余空间过大的问题[1]。通过已有车架模型对车身主要曲线进行构建，在构建曲线中由于车身本身是对称的，本文采取对半边车身进行建模，在完成半车身建模后，利用软件镜像功能将半车身镜像成完整车身；在曲线构造上采用B样条曲线进行构造，同时添加必要的约束，保证建模完成后车身的光顺性。
在对车身主要曲线构建完成后，根据不同的情况采取直纹曲面、网格曲面、桥接曲面、有界曲面、缝合曲面等命令完成赛车车身的初步设计。在初步设计完成后，利用UG自带曲面分析功能分析观察曲面，避免出现大的缝隙和不光顺的情况发生，根据分析结果进行修改和再分析，直至达到曲面的光顺和造型的美观[2]。基于车架的车身曲线和整体车身曲面如图1和图2所示
5 车身模型的流体分析
车身空气动力学研究可以通过：风洞实验、实际测试、数值计算法等，但风洞试验费用较高，而且风洞实验室数量较少，并不是每个学校都有相应的设备；实际测试必须要等到整车完成装配后才可以进行，具有很大的局限性；因此在设计初期采用CFD（计算流体力学）进行数值模拟分析，该方法克服了以上方法的局限性。本文通过ANSYS 软件中FLUENT模块对所建立的车身模型进行三维流场分析，验证赛车车身的空气动力学性能。
5.1 车身模型的导入
在软件中模拟在风洞中的真实情况，需要足够的计算域，为了在ANSYS中处理方便，选择在UG软件中建立车前3倍车长，车后7倍车长，上方5倍车高，左右各5倍车宽的区域作为计算域，并对车身模型做了一定的优化处理。车身三维模型增加了人体模型和四个车轮模型，使模型更好的与实际情况相符合，前处理工作完成后将模型导入ANSYS中[3]。
5.2 网格划分
网格的质量决定了最终求解的可靠性，由于曲面的复杂性，选择采用四面体网格，在侧箱与车身相连接等处曲率变化较大，选用比较小的网格，在前脸等曲面较大的地方，用加大的网格，来保证网格的质量。在ANSYS中选用ICEM模块进行网格划分，共划分网格数为1284018个，节点数为297043个。
5.3 边界条件的设置与求解
在仿真分析时选用FLUENT模块，选择使用k-ε湍流模型，速度入口选择为20m/s，设置压力出口，选择车身表面为无滑移面，左右侧面和计算域上表面设置为自由滑移面，选择迭代步数为1000步进行求解。 龙源期刊网
5.4 流体分析结果分析
将在fluent模块中得到的求解结果导入后处理模块可以得到车身周围压力分布云图和车身周围流线分布图如图4和图5所示。
从图4和5可以看出在车头部和车轮前部以及人体模型前部收到较大压力，这与实际情况相符合，在车身除车头部位外压力分布较为平顺，从图5可以看出在车身附近未发现空气分离现象。分析结果显示在给定20m/s时，车身阻力117.9N，升力 160.1N，迎风面积1.267㎡，阻力系数为-0.525，升力系数为0.592。
6 结论
以大学生方程式赛车车架建立车身模型，应用ANSYS软件对建立的车身模型进行仿真分析，分析结果显示：
（1）阻力系数为0.525，与乘用车的阻力系数相比较，显然比较大，但乘用车为封闭式车身，可以取得较好的减阻效果，大学生方程式赛车为开放式车身阻力系数会略高于乘用车水平。
（2）从压力云图和流线图可以看出车身周围并没有出现明显的流体分离现象，减少了空气阻力的产生，但由于赛车开放式车身的特殊性，车身尾部无法得到有效的车身覆盖，出现了明显地涡流现象增大了车身的阻力。
参考文献：
[1]施钢.基于UG的大客车车身骨架的快速三维建模[J].电子科学，2008（02）：33-34.
[2]赵波，屠建中.基于空气动力学的车身造型设计[J].机械设计与制造，2011（07）：48-50.
[3]苏文慧.汽车车身设计及其外围流场的数值模拟[D].大连：大连理工大学，2005.
作者简介：马健（1992-），男，江苏南京人，本科，车辆工程专业。 龙源期刊网
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基于ANSYS和ADAMS的传动系统动力学分析
基于ANSYS和ADAMS的传动系统动力学分析
介绍了ADAMS柔性化理论，运用有限元软件ANSYS生成MNF中性文件，建立柔性体。在ADAMS软件中进行传动系统的刚-柔混合建模，分别添加齿轮副和接触力对传动系统角速度和角加速度进行分析对比，使仿真结果更加贴近实际。
标签：ANSYS；ADAMS；柔性化；仿真
近年来，随着大型机械和汽车的发展，对于齿轮和传动系统的研究越来越多。例如龚淼等人对航空发动机叶片的修复机床进行了动态建模和仿真，以提高机床传动动态稳定性；张会杰等人研究了有负载变化时的机床传动系统特性；黄露郎等人用拉格朗日法建立丝杠传动系统的动态模型，对系统振动进行了数值求解；袁文武等人研究了基于UG和ADAMS的齿轮啮合动力学仿真。但是，以往研究均是将传动系统构件作为刚性体考虑，刚性体构件在力的作用下不会产生变形，在研究齿轮传动方面，将齿轮及轴完全作为刚性体来研究，不能完全达到精度要求，需要把模型的部分构件处理成柔性体，建立刚-柔混合模型。
1 ANSYS柔性化
柔性体是相对于刚体的概念，它强调了构件的可变形性。ADAMS中将刚形体处理为柔性体有两种方法，一是利用ADAMS自身，建立离散柔性连接件；二是利用有限元软件建立柔性体。
ADAMS中柔性体是包含有构件模态信息的中性文件，构件的模态是构件自身的一个物理属性，构件被制造出来后，它的模态就已经确定，模态频率就是共振频率。实际上模态反应了有限元模型中各节点位移的比例关系。把几何模型离散成为有限元模型，有限元模型各节点都有各自的自由度，这样所有节点各自自由度的集和就构成了整个有限元模型的自由度。
在ADAMS中使用的模态中性文件必须借助于其他有限元软件。在启动ANSYS后，我们导入传动轴模型，单元类型我们选择三维八节点单元SOLID45，材料为steel，其弹性模量为E=202GPa，泊松比μ=0.3，密度DENS=7800kg/m3；在划分网格时，设置网格尺寸为0.01，划分六面体单元，划分完成后共13440个单元，14839个节点；在两圆面上设置刚性面，选取圆心位置节点为连接点；最后在Solution中选择Export to ADAMS，生成所需的MNF文件。
车身结构分析及轻量化优化设计
江苏大学
硕士学位论文
车身结构分析及轻量化优化设计
姓名：孙军
申请学位级别：硕士
专业：车辆工程
指导教师：朱茂桃;陈上华
20040601江苏大学工程硕士学位论文
摘要
汽车车身轻量化技术是一项关键技术，本文运用有限元方法和试验相结
合的手段研究了改型后某军车的结构性能。通过有限元计算得到了该车在满
载弯曲、扭转等工况下的结构强度和刚度特性，并对各种工况下车身及车架
关键部位的应力、变形的分布进行了分析。同时采用传统的电测量方法测量
了车型样车在相应工况下的强度和刚度状况，并与计算值相比较，检验了该
有限元模型的可行性。在此基础上，针对车架总成进行了全参数化建模，结
构设计优化和拓扑形状优化，对车身轻量化的方法进行了研究。本文的主要
研究成果有：
１）建立了该车的有限元模型，并计算和分析了弯曲和扭转工况下车身的强
度和刚度情况；通过电测试验对有限元模型进行了验证了，为后续的优化设计提供良好的前提和基础；
２）扭转工况下，车身上的应力和变形相对弯曲工况有大幅度的提高，在车
身结构设计时要引起足够重视；对车架全参数化建模，为汽车改进设计
和分析提供了一种新的思路；
３）对车架模型进行结构设计优化和拓扑形状优化，并对结果进行了分析。
本论文的主要新意有：
１）运用现代设计方法于汽车结构的设计和改进。
２）采用全参数化建模，在前后处理中可以按照要求适时调整车架的各方面属性参数。
３）使用ＡＮＳＹＳ软件对车架进行设计优化和拓扑优化，为车辆轻量化探索出一条可行
的思路和方法。
关键词：车身，有限元，强度，设计优化，拓扑形状优化江苏大学工程硕士学位论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｉｎｄｅｘｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｉｎｂｏｄｙｄｅｓｉｇｎ．ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｈｅｂｏｄｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｔｈｅｍｅａｎｓｏｆｔｈｅＦＥＭａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｓｔ．ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅＦＥＭｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｉｇｉｄｎｅｓｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｂｏｄｙＣａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅｂｅｎｄｃａｓｅａｎｄｔｗｉｓｔｃａｓｅｗｈｉｌｅｆｕｌｌｌｏａｄｉｎｇ．Ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｉｌｂｕｔｉｏｎａｎｄｓｔａｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｏｄｙａｎｄｋｅｙｆｌａｍｅｓａｌｅａｎａｌｙｓｉｓｅｄ．啊１ｅａｃｃｕｒａｃｙｉｎｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｅｒｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｆｒａｌｎｅｉｓｍｏｄｅｌｉｎｇｆｕｌｌｙｐａｒａｍｅｔｒｉｃａｌｌｙｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｐｒｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｈａｐｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｂｅｄｙｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｍｅｔｈｏｄ．１１ｌｅｍａｉｎｒａｓｅａｒｅｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓａｒｅ：１）ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｆｒｏｍＦＥＭａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｓｔｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｗｉｓｔｃａｓｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｓｅｒｉｏｕｓｃａｓｅ．２、Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｔｏｆａｃｉｌｉｔａｔｅｔｈｅｆｏｌｌｏｗｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｍ３）Ｍｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒｔｈｅｆｒａｍｅｆｕｌｌｙｐａｒａｍｅｔｒｉｃａｌｌｙｉｓａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ．４、Ｔｈｅｖｅｒｉｆｉｅｄｆｌａｍｅｉｓａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｈａｐｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｂｏｄｙｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ．Ｔｈｅｍａｊｏｒｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｃｌｕｄｅ：１）ＣＡＤａｓｗｅｌｌａｓＣＡＥｉｓｓｋｉｎｆｕｎｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．２、Ｍｏｄｅｌｉｎｇｆｕｌｔｙｐａｒａｍｅｔｒｉｃａｌｌｙｐｅｒｍｉｔｓａｌｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｂｅｍｏｄｉｆｉｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅ－ａｎｄｐｅｓｔｐｒｏｃｅｓｓｏｒ．３）Ｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｈａｐｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｆｌ－ａｍｅｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ．
基于UG的三维参数化曲面车刀建模及ANSYS强度分析
基于UG的三维参数化曲面车刀建模及ANSYS强度分析
吕绪忠;何宁;吴戈
【摘 要】由于现代数控车刀设计有断屑槽,形成了不同形状的前刀面,本文利用UG强大的三维实体参数化建模的功能,建立了余弦柱面形前刀面车刀.并利用有限元软件ANSYS的分析功能,对相同前角下的余弦柱面形与平面形车刀进行强度分析.通过观察刀头内部应力、应变的大小,得出余弦柱面形前刀面比平面形前刀面车刀的刃磨强度高,为刃磨高强度的车刀提供依据.
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2014(000)002
【总页数】3页(P85-87)
【关键词】余弦柱面形前刀面;有限元分析法;刃磨强度
【作 者】吕绪忠;何宁;吴戈
【作者单位】陕西理工学院机械工程学院,陕西汉中723003;陕西理工学院机械工程学院,陕西汉中723003;陕西理工学院机械工程学院,陕西汉中723003
【正文语种】中 文
【中图分类】TG580
0 引言
在车刀的加工过程中，前刀面的形状直接影响到刀具的排屑、容屑和断屑性能及刀具的几何参数、强度以及刚度等，所以设计良好的前刀面形状显得尤为重要。对于不同形状前刀面刀具强度的研究，传统的方法是运用力学、材料力学及弹性力学的理论，对刀具的强度做出计算，但传统方法不能对刀尖弯曲应力场的分布作出分析。同传统的计算方法相比，有限元分析法能处理复杂的边界条件和载荷工况。本文利用有限元分析软件对车刀进行应力应变分析，全面地反映车刀的应力场、刀尖的应力集中及变形。了解刀具内部的应力应变状态，不仅有利于在加工过程中合理选择刀具参数，而且可为进一步改善刀具内部受力状态、提高刀具使用寿命提供重要理论依据。
1 UG参数化建模
1.1 余弦曲面前刀面车刀的参数确立
在UG软件中，一部分二次曲线如椭圆、双曲线、抛物线等可直接用曲线功能建立，但还有一些如正余弦曲线、渐开线齿廓曲线、蜗杆螺旋线、摆线齿廓曲面以及阿基米德螺旋线等不能直接建立平面，必须通过规律曲线和表达式功能（Law Curve-By Equation）才能构建这些参数化曲线，从而建立相应的模型。
基于ANSYS Workbench的轮毂弯曲疲劳分析
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10.16638/ki.1671-7988.2021.012.027
基于ANSYS Workbench的轮毂弯曲疲劳分析
胡裕超，杨辉
（桂林理工大学 机械与控制工程学院，广西 桂林 541006）
摘 要：轮毂是汽车运行时的主要承载部件，对于汽车安全行驶和可靠运行起着重要作用。特别对于设计者而言，
其各方面的性能都应得到重视。文章以家用汽车轮胎的轮毂（18×7.5J）为研究对象，利用通用设计软件SolidWorks
建立轮毂仿真模型，而后将轮毂仿真模型导入ANSYS19.2中的geometry模块中进行分析，并且参考国标，在材料
库输入铝合金A356的相关参数，得到铝合金A356的S-N曲线，最后求解得到轮毂在周期性弯曲载荷下的安全系
数和使用寿命分布云图，根据以上仿真结果，判断轮毂是否符合使用要求，对设计人员具有指导作用。
关键词：轮毂；铝合金；弯曲疲劳；ANSYS workbench
中图分类号：U463.343 文献标志码：A 文章编号：1671-7988(2021)12-90-03
Bending Fatigue Analysis of Wheel Hub Based on ANSYS Workbench
HU Yuchao, YANG Hui
( College of Mechanical and Control Engineering, Guilin University of Technology, Guangxi Guilin 541006 )
Abstract: As an important part of the car wheel, the wheel hub has a significant impact on the safety and reliability of the car.
Especially for designers, all aspects of its performance should be paid attention to. This paper takes the wheel hub (18×7.5J )
FASE方程式赛车车身设计说明
FSAE车身设计说明
一：引用大赛设计宗旨
1.1 中国大学生方程式汽车大赛宗旨
中国大学生方程式汽车大赛旨在由各大学车队的本科生和研究生构想、设计、制造一辆小型方程式赛车并参加比赛。
1.1.1 为了给予参赛车队最大的设计灵活性和自由度来表达他们的创造力和想象力，赛事对于赛车的整体设计只有很少的限制。参赛队所面临的挑战在于要制作出一辆能够顺利完成规则中所提及的所有项目的赛车。比赛本身给了参赛车队一个同来各地大学的车队同场竞技的机会，以展示和证明他们的创造力和工程技术水平。
1.2 赛车设计宗旨
为了达到赛事宗旨，假定参赛车队是为一家设计公司设计、制造、测试并展示一辆目标市场为业余周末休闲赛车的原型车。
1.2.1 赛车必须在加速、制动和操控性方面具有非常优异的表现，同时又必须具有足够的耐久性以能够顺利完成规则中提及的及比赛现场进行的所有项目。
1.2.2 赛车必须适合第5 百分位的女性和第95 百分位的男性1车手驾驶，同时要满足中国大学生方程式汽车大赛规则中的要求。
1.2.3 其它附加的设计因素也需要予以考虑：美学、成本、人体工程学、可维护性、工艺性和可靠性。
1.2.4 对于车队来说，其挑战在于开发一辆能最大程度满足中国 FSC 赛车的设计目标且具有市场前景的样品车。
1.2.5 每辆赛车的设计都将与其它的赛车进行对比评价，以评定出最优秀的设计。
1.3 良好的工程实践
参赛车辆应按照良好的工程实践惯例进行设计和制造。
通过宗旨我们可以了解到关于车身设计的一些方向和指导。结合现有的车身设计大致可分为两种赛车结构：1承载式赛车，2非承载式赛车。首先承载式车身是依托于车架而设计的，所以设计的时候要充分考虑到车身的安装于固定。其次非承载式赛车是用车身来代替车架，使用碳纤维复合材料制作而成，从而减轻重量，但其制作成本和设计要求较高。
作为第二年参加比赛的车队，我个人认为我们车队在将来的比赛中应该尝试使用碳纤维单体壳这种结构，因为这样可以锻炼我们自身的设计能力，同时又可以与国际车队拉近距离，但是发展是要一步步来的，所以过度阶段是必不可少的。因此结合实际情况出发，承载式赛车应该最适合我们。
汽车车身外流场计算模型及仿真
汽车车身外流场计算模型及仿真
引言 汽车在行驶的过程中不可避免的要与周边空气发生相互作
用，随着车速的增加，这种相互作用会愈加的剧烈。空气对在行 驶中的汽车施加力和力矩，从而影响汽车的行驶。所以，在汽车 开发过程中，研究并优化汽车的空气动力性能非常重要。另外， 汽车的空气动力学性能不仅影响着汽车的燃油经济性， 同时也对 汽车的动力性、 稳定性和操作性等方面有着巨大的影响， 所以现 代汽车设计越来越关注汽车的空气动力性能研究。
随着计算机技术的迅猛发展， 对汽车结构分析的技术已基本 成熟，且对更为复杂的流动问题的模拟计算也在不断的发展， 其 中计算流体力学( Computational Fluid Dynamics 简称 CFD)
受到了越来越多的关注。 计算流体力学已从定性的分析发展到定 量的计算，其应用也从最初的航空领域不断的扩展到包括汽车在 内的多个领域 [1-3] 。新车型的开发过程中，空气动力性能分析 是必不可少的。
利用数值模拟的方法对汽车行驶中的外流场进行 分析能够用来预测或解决一些理论及实验都无法处理的复杂流 动问题， 并能取代部分实验环节。 但要求对问题的物理特性有足 够的了解，才能建立合适的数学方程及相应的初始、 边界条件等， 这些都离不开实验和理论方法的支持。 目前， 数值方法主要是应 用欧拉方程和纳维 -斯托克斯方程。 在汽车设计的研究分析领域， 数值方法与传统的研究方法相结合， 能够有效地改善汽车性能、 节约研究资金、 提高研究效率。 汽车车身外流场计算模型及仿真 是计算流体力学在汽车外流场分析方面的应用研究之一 [4-8] 。 本文通过建立汽车车身外流场的计算模型， 利用计算流体力学方 法和适当的矩阵代数算法，基于 Fluent 仿真平台，分析研究汽 车车身的空气动力性能。
1 汽车车身绕流的数学模型
流场运动中， 流场运动基本方程是根据基本物理定律质量守 恒、动量守恒、能量守恒定律按一定的流体流动模型推导的。对 于空气来说，当风速小于三分之一声速时，也就是风速小于 408km/h，可以认为是不可压缩气体。而对汽车来说，最高速度 一般都小于400km/h，因此汽车空气动力学研究可以把周围的气 体考虑成不可压缩的。轿车绕流问题一般为定常、等温、不可压 缩的三维流场， 由于复杂外形会引起气流的分离， 由于计算机技 术的限制， 目前还不能实现， 现在工程中应用最广泛的方程是雷 诺时均N-S方程，为使方程封闭这里采用可实行的 K- ?着模型。
基于ANSYS软件对某汽车板簧吊耳支架拓扑优化设计
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10.16638/ki.1671-7988.2019.13.039
基于ANSYS软件对某汽车板簧吊耳支架
拓扑优化设计
张永生
（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）
摘 要：在商用汽车汽车悬架中，板簧支架是汽车上支撑钢板弹簧的重要部件，需要承受巨大的交变载荷，属于关
键承载元件。文章介绍了一种基于ANSYS等CAE软件对板簧吊耳支架进行有限元分析，结合新型材料，进行拓
扑优化设计的方法。
关键词：板簧吊耳支架；有限元分析；优化设计
中图分类号：U463.33 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)13-114-03
Topological Optimization Design of a Slab Spring Hanging Ear Support Based on
ANSYS Software
Zhang Yongsheng
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )
Abstract: In the commercial vehicle suspension, the plate spring support is an important part of supporting the steel plate
spring on the car, and it needs to withstand a huge alternating load and belongs to the key bearing element. This paper
introduces a method of topology optimization design based on ANSYS and other CAE software for the finite element
基于ANSYS workbench鼓式制动器制动鼓的有限元分析
基于ANSYS workbench鼓式制动器制动鼓的有限元分析
李乃斌;李耀平
【摘 要】通过以东风德纳TD485后单驱动桥鼓式制动器为研究对象,对鼓式制动器接触的受力分析,忽略制动器零部件上加工的一些细节,建立其主要的受力部件(制动鼓、制动蹄、摩擦片)的力学模型.基于三维有限元软件UG建立鼓式制动器三维的有限元模型,利用大型有限元分析软件ANSYS workbench建立该制动器摩擦接触的关系,并对制动鼓进行摩擦接触的非线性分析,研究制动器在小角位移下制动鼓的应力分布和变形,为制动器的改进设计提供可靠依据.%The thesis takes
Dongfeng Dana TD 485 after single screw drum brakes as the research
object to carry out stress analysis of drum brakes.The mechanical models
of the main stress components (brake drum,brake shoe and friction plate)
are established ignoring some details of brake parts processing.The 2D
finite element model of rear drum brake is established based on the 3D
finite element software UG,and the finite element analysis software ANSYS
workbench is used to establish the friction contact relationship of this
brake,and for nonlinear analysis of frictional contact of the brake drum.The
基于ANSYS的汽车轮毂模态分析
技术创新 57基于ANSYS的汽车轮毂模态分析◊三明医学科技职业学院吴文群 翁振斌轮毂是车辆承载的重要安全部件，由轮辎和轮辐两个部分组成。行驶过程中，汽车 轮毂路面不同幅值、不同频率的激励而受到不同类型的作用力，高速旋转的轮毂直接影 响车辆的平稳性、和操纵性。以某品牌家用小轿车铝合金材质轮毂为研究对象，利用 UG软进行三维建模，然后利用ANSYS软件对三维模型进行网格划分和模态分析，获得六阶 振动频率，将获得的振幅频率与发动机转速振动频率和路面激励频率进行对比，从而验 证结构的合理性。轮毂是车辆承载的重要安全部件。行驶过程中，汽车轮毂 承受来自路面不同幅值、不同频率的激励除受垂直力外，还受 因车辆起动、制动时扭矩的作用，转弯、冲击等来自多方向的 不规则受力。高速旋转的轮毂直接影响车辆的平稳性、和操纵 性％随着国民家用轿车保有量的逐年猛增，人们对汽车的安全 性和美观度需求也是不断的提高，因而，对家用汽车轮毂要求 尺寸精度高、不平衡度小、质量轻、高耐疲劳性、足够的刚度 和弹性并且大方美观。如何实现轮毂的高要求是一个技术人员 长期研究的过程，利用ANSYS软件对汽轮毂毂运动过程进行模 态分析，对比轮毂在自由状态下的固有频率和模态振型，对防 止轮毂由于振动造成变形或损坏等现象和优化轮毂参数具有重 要的工程应用价值。1建立几何模型轮毂是在轮胎以及车轴间承受载荷的部件，一般情况下， 由轮網和轮辐两个部分组成％本文以某品牌家用小轿车铝合金 材质轮毂为研究对象，轮網和轮辐的厚度分别为2 mm和3 nrn, 都属于薄壁构件。铝合金材质轮毂重量较轻，惯性阻力小，制 作精度高，在高速转动时的变形小，惯性阻力小，有利于提高 汽车的直线行驶性能，减轻轮胎滚动阻力，从而减少了油耗。 同时合金材质的导热性能又是钢的三倍左右，散热性好，对于 车辆的制动系，轮胎和制动系统的热衰减都能起到一定的作 用葺该轮毂轮辐的材料是A356,具体参数见表1。表1汽车轮毂材料舷材料密度(.kg/m3)弹性模量(GPa)泊松比A3562.7x10?68.80. 35本文利用UG软进行三维建模， 然后利用ANSYS软件三维模型进行 网格划分，轮網部分需要划为六面 体单元，首先将轮網分割体分成两 半，对整个轮毂进行一个网格配 对，在截面上划分2D网格，然后通 过3D扫略将轮網划分成六面体，分 网后总共形成121604"单元、45450 图1轮毂网格图个节点，划分网格后的模型见图1。2有限元模态分析针对汽轮毂过的结构，采用ANSYS软件对其进行振动特征模态分析，获得轮毂的六阶振动频率。
ANSYS介绍及对计算的意义
ANSYS 介绍及对计算的意义
1．引言
ANSY是一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型通用有限元软件， 广泛应用于水利、铁路、汽车、造船、流体分析等工业领域，可在微机或工作站 上运行，能够进行应力分析、热分析、流场分析、电磁场分析等多物理场分析及 耦合分析，并且具有强大的前后处理功能。 ANSY的流场分析求解模块FLOTRAN
基于能量守恒、 质量守恒和动量守恒 , 能求解流场速度、 压力、 温度分布等参数。 利用ANSY软件对干气密封面结构处的流场进行仿真分析，能够为干气密封面结 构的合理设计提供理论依据 [01] 。
ANSY公司成立于1970年，总部设在美国的宾夕法尼亚洲，目前是世界 CAE 行业中最大的公司。其创始人John Swanso博士为匹兹堡大学力学教授、有限元 界权威。在30多年的发展过程中，ANSY不断改进提高，功能不断增强，目前最 新的版本已发展到
10.0版本，本文分析使用的是 ANSYS 8.0。
2. ANSYSB介
1970年成立的美国ANSY公司是世界CAE亍业最著名的公司之一，长期以来一 直致力于设计分析软件的开发、 研制，其先进的技术及高质量的产品赢得了业界 的广泛认可。在我国，ANSY用户也越来越多，三峡工程、二滩电站、黄河下游 特大型公路斜拉桥、国家大剧院、浦东国际机场、上海科技城太空城、深圳南湖 路花园大厦等在结构设计时都采用了 ANSY作为分析工具【°2】。ANSY的界面非常 友好，有些类似于AUTOCAD其使用方法也和AUTOCAD相似的地方：GU方式和 命令流方式。 GUI(Graphical User
Interface) 方式即通过点击菜单项，在弹出 的对话框中输人参数并进行相应设置从而进行问题的分析和求解： 命令流方式是 指在ANSY的命令流输入窗口输入求解所需的命令，通过执行这些命令来实现问 题的解答。GU方式较容易掌握，但是在熟悉了 ANSY的命令之后，使用命令流方 式要比GU方式效率高出许多【°3】。