ansys有限元分析大作业Word格式文档下载.docx

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Proe》文件》属性》修改

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。

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：

6.90E1（0N/m2）

泊松比：

0.33

质量密度：

2.70E（3N/m2）

抗剪模量：

2.60E1（0N/m2）

屈服强度：

2.75E（8N/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

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

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

三维结构实体单元，单元由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。

单元由8个节点定义，本单元具有大变形、

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，该单元能够计算拉裂和压碎而且该

单元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

砖形单元，最多支持阶数为8的项式

Solid148

四面体单元，最多支持阶数为8的多项式

Solid185

用于建立三维实体结构模型。

单元有8个节点定义，其高阶单元是solid95

Solid186

单元有20节点定义的结构实体单元

Solid187

高阶三维10节点实体单元。

适用于产生不规则网格模型，solid92是它的类似

单元

solid45。

根据上表各单元结构的特点初步选择单元

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/Delete

示的单元体）

Add（弹出对话框选择下图所

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：

6.90E1（0N/m2）、泊松比：

定义材料的质量密度：

4）画分网格

MeshTool弹出的对话框中设置网格的边界长度设

MainMenuPreprocessorMeshing

为10点Meshpickall（自动生成网格如下图所示）

三、单车静强度分析

1）导入已画分好的模型网格

2）进行菜单过滤

MainMenuPreferences弹出的对话框中勾选Structural点OK

3）定义分析类型

MainMenuSolutionAnalysisTypeNewAnalysis勾选Static点OK

4）定义求解控制菜单

选择MainMenuSolutionAnalysisTypeSol’nControls命令打开对话框勾选

Calculateprestresseffects项OK

5）施加约束

选择MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructural

Areas选择下边的横杆点OK弹出的对话框中选择AllDOF

DisplacementOn

OK完成约束

6）施加载荷

600N。

设定安全系数为

3，

假设驾驶人的重量为60kg，那么作用在单车上的力的大小就为

则施加在单车上面的力大小为1800N。

选择MainMenuSolutionDefineLoads

选择上边的横梁点OK弹出的对话框中在

ApplyStructuralPressureOnAreas

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Deformedshapewith

undeformedmodel（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

Y方向的变形图

Z方向的变形图

总的变形图

b、等效应力的结果

MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu弹出对话框中（如下

图）选择NodalSolutionStressvonMisesstress在Undisplacedshapekey中选择Deformedshapeonly

结论

通过以上分析，可得出以下结论：

1）在ANSYS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．