ansys有限元分析报告大作业Word格式文档下载.docx

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2、车架

车架是构成单车的基体，联接着单车的其余各个部件并承受骑者的体重及单车在行驶时经受各种震动和冲击力量，因此除了强度以外还应有足够的刚度，这是为了在各种行驶条件

下，使固定在车架上的各机构的相对位置应保持不变，充分发挥各部位的功能。

车架分为前

部和后部，前部为转向部分，后部为驱动部分，由于受力较大，所有要对后半部分进行加固。

二、单车有限元模型

1材料的选择

单车的车身选用铝合金（6061-T6）T6标志表示经过热处理、时效。

其属性如下：

弹性模量：

6.90E10（N/m2）

泊松比：

0.33

质量密度:

2.70E

3（N/m2）

抗剪模量:

2.60E

2

10（N/m）

屈服强度:

2.75E

8（N/m2）

2、单车模型的简化

为了方便单车的模拟分析，提高电脑的运算效率，可对单车进行初步的简化；

单车受到

的力的主要由车架承受，因此必须保证车架能够有足够的强度、刚度，抗振的能力，故分析

的时候主要对车架进行分析。

简化后的车架如下图所示。

3、单元体的选择

单车车架为实体故定义车架的单元类型为实体单元（solid）。

查资料可以知道3D实体常

用结构实体单元有下表。

单元名称

说明

Solid45

三维结构实体单兀，单兀由8个节点定义，具有塑性、蠕变、应力刚化、大变形、大应变功能，其高阶单元是solid95

Solid64

用于模拟三维各向异性的实体结构。

单兀由8个节点定义，本单兀具有大变形、

大应变功能

Solid65

用于模拟三维有钢筋或无钢筋的混凝土模型，该单兀能够计算拉裂和压碎而且该

单兀可应用与加筋复合材料（如玻璃纤维）及地质材料（如岩石）等。

Solid92

具有二次位移特性，非常适合模拟不规则模型，（例如由各种CAD/CAM系统产生

的网格模型）。

此单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变等功能。

Solid95

Solid45、solid185单元

Solid147

砖形单兀，最多支持阶数为8的项式

Solid148

四面体单兀，最多支持阶数为8的多项式

Solid185

用于建立二维头体结构模型。

单兀有8个节点疋义，其咼阶单兀是solid95

Solid186

用于建立三维实体结构模型。

单兀有20节点定义的结构实体单兀

Solid187

高阶三维10节点实体单兀。

适用于产生不规则网格模型，solid92是它的类似

单元

根据上表各单元结构的特点初步选择单元solid45。

4、网格的划分

1）建模使用proe，导出为IGES,再将IGES格式的车架导入ansys中fileimportIGES找到格式为IGES的车架文件，文件导入后如下图。

2）选择单元体

MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/DeleteAdd（弹出对话框选择下图所

示的单元体）

3）定义车架材料的属性

MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels（按照下图给车架定义材料属性）

定义材料的弹性模量：

6.90E10（N/m2）、泊松比：

定义材料的质量密度：

2.70E3（N/m2）

4）画分网格

MainMenuPreprocessor为10点Meshpickall

MeshingMeshTool弹出的对话框中设置网格的边界长度设（自动生成网格如下图所示）

3）定义分析类型

MainMenuSolutionAnalysisTypeNewAnalysis勾选Static点OK

选择MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructural

选择上边的横梁点OK弹出的对话框中在VALUELoadPRESvalue处设置参数为1800OK完成

7）打开输出设置菜并设置参数

选择MainMenuSolutionLoadStepOptsOutputCtrlsSoluPrintout弹出的对话框中勾选EverysubstepOK完成

8）计算

选择MainMenuSolutionSolveCurrentLS弹出的对话框如下，点OK继续

接着会弹出提示的对话框，点Yes，然后系统开始运算。

当提示出现Solutionisdone对话框表示运算完成，点Close。

9）查看等效应力、应变结果

a、查看应变结果

MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu弹出对话框中（如下图）选择NodalSolution在Undisplacedshapekey中选择Deformedshapewithundeformedmodel（方便区分变形前后的对比）分别查看X、Y、Z和总的应变图

X方向的变形图

numSOLUTTON

AN

DEC12013

l6：

14

-_€E£

E-O£

.l^E-OS.-4«

£

-fl€

.2t7E'

ClS'

37£

EB.48SE-C5

Y方向的变形图

UOmiSOT-HTTCN

DEC12O1&

SUB-1

TIME-1m（阿

R5Y5=0

DMK=.7

3MNr

SMC=.l

»

.n43E-D4■■WTgE-Q1电旬1起-CH--315E-35

-_*e£

E-34*.4§

€E-04-.33CE-C4-_l€i£

-04_13«

-0£

Z方向的变形图

N6TS^T.TTTTS'

I

STLP^L

DKJX

总的变形图

90CALSOLnTTCN

L

.331E-04

.：

43E-0i

.575E-04

.7451-04

NodalSolu弹出对话框

在Undisplacedshapekey

b、等效应力的结果

MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlot中（如下图）选择NodalSolutionStressvonMisesstress中选择Deformedshapeonly

LE:

ll:

05

-OOSDig

224J2B

44EOa5

c7ZDS3

3S-GL11.

112014

J3-EJ41

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-1011+07

结论通过以上分析，可得出以下结论：

1）在ANS丫5中通过建立模型，施加边界条件，来分析结构的受力情况，对于有应力集中的地方，可通过结构改进来调整。

2）自行车结构的设计应注意两点：

一是减少应力集中的区域

二是尽量采用三角形这一稳定的结构来保证结构的简单稳定

参考文献

1李黎明ansys有限元分析实用教程

2、白葳、喻海良通用有限元分析

清华大学出版社

14卷22期，2003,1115/15

3、邓宗全，胡明•自行车的运动学建模•中国机械工程.