有限元轮子受力分析
汽车轮胎的有限元阐述
汽车轮胎的有限元阐述有限元分析法在对汽车轮胎力学结构进行分析之时，使研究工作达到了巅峰的阶段，这一分析方法在应用之时把汽车轮胎看作各向异性连接体，轮胎的构造与材质得到了简易的分析，同时能够将与轮胎相关的信息整体地呈现出来，进而完成对起初轮胎性能推测的目标。
目前有限元分析法在轮胎的充气形状和应力、载荷—位移曲线、接地面积和形状、轮胎的滚动阻力以及侧偏特性等方面都得到了广泛的应用，且取得了良好的应用效果。
1 汽车轮胎结构力学非线性有限元分析1.1 建设有限元汽车轮胎模型众所周知，汽车轮胎在地面运行的状态为滚动，在计算量上应用初始构形会产生很多弊端。
而有限元分析法的使用对轮胎模型进行建设之时有效地应用轮胎滚动构性这一参考构形，此时三维实体单元模拟的组成元素为以下种类：轮胎、轮惘及刚性路面；汽车有限元模型的建立健全，把轮胎运动的形式细化为刚体滚动和纯变形两类；而接触单元模拟成为表示轮胎与地面之间的相互作用的效果；胎面花纹沟被省略的同时细化网络将汽车轮胎接触区域周边的面貌呈现出来；三维超弹性模拟应用在轮胎胎面橡胶上；使用三维复合材料单元模拟的对象主要是胎体帘布层、带束层和冠带层；六面体八节点等参元模拟用于建设汽车轮胎结构；对于以上一切的单元，其均具有变形能力强、高硬度的特征。
1.2 对汽车轮胎承载部件受力情况的分析应用有限元分析法对195/651R489H型号的高速轿车子午线轮胎垂直加载这一工作状况下的结构进行分析。
因为汽车轮胎在垂直载荷的作用下，此时轮胎自体与地表接触时不是轴对称这是必然的结果，那么此时与轮胎相接触的地面区域势必会产生复杂多变的应力，且发生无规则的形变。
有限分析法在应用之时发现在接触底的中心轮胎胎体帘布层无应力产生，而当汽车轮胎与接地中心背离之时胎体帘布层受到了拉应力的作用，并且在接触区域的始末端拉应力的数值是最大的；有限元分析法在对汽车轮胎的带束层进行分析之时，发现其并不是在轮胎接地内、外区域均受到拉应力的作用，在接地区域内部其只受压应力，而产生压应力最大的位置依然是汽车轮胎接地区域的中心，并且轮胎第一带束层接地中心的压应力远远小于第二带束层，在接地区域的其他范围内第一、二带束层所受的压应力值基本一致。
有限元受力分析--结构梁-力-计算
有限元受力分析–结构梁-力-计算1. 前言受力分析是工程设计中至关重要的一环，能够帮助工程师完善设计并避免安全事故的发生。
在此，我们将介绍有限元受力分析在结构梁设计中的应用。
本文将重点讲解有限元受力分析的相关理论和计算方法。
2. 有限元受力分析有限元分析是数值计算的一种方法，可用于解决工程中的受力分析问题。
它把结构离散为有限个单元，然后对每个单元进行分析。
有限元分析可分为线性有限元分析和非线性有限元分析两种类型。
本文我们只讨论线性有限元分析。
在有限元分析中，结构被分解为离散的单元，每个单元都是基于解析解的一部分。
有限元的形状、尺寸和材料属性可以通过计算机程序进行定义。
使用数学模型和有限元方法，可以计算单元的应力、变形和应变，从而进行结构的受力分析。
3. 结构梁结构梁相信大家应该都知道，它是工程中最为常用的结构之一。
它具有一定的强度和刚度，可以支撑和传递载荷。
一般来说，结构梁通常由简单的杆件单元组成。
在进行结构梁受力分析时，我们需要考虑弯曲、剪切和挤压等不同形式的载荷，以及结构在工作条件下的应变和应力分布情况。
有限元受力分析对于这些问题的研究提供了很好的解决方案。
4.力的分析在受力分析中，载荷是非常关键的参数。
载荷可以是点载荷、均布载荷、集中荷载等。
在本文中，我们将分别介绍这些载荷类型的有限元分析方法。
4.1 点载荷分析点载荷通常是一个单点受到的载荷。
对于点载荷的有限元分析，我们可以通过构建一个网格模型，然后将点载荷作用在网格的节点上。
此外，还需要设定材料的弹性模量和截面的截面面积，以计算结构的应力和变形。
需要注意的是，点载荷分析过程中的网格划分应当尽量精细，以达到更为优秀的数值精度。
4.2 均布载荷分析均布载荷是沿着梁的长度方向均匀分布的载荷，例如一根梁的自重、荷载等。
在进行均布载荷的有限元分析时，我们可以在网格的中央位置放置均布载荷，然后将梁的边缘节点设置为固定的约束条件。
同样，需要设定材料的弹性模量和截面的截面面积以计算结构的应力和变形。
含复杂胎面花纹的轮胎有限元分析-不同滚动状态下的轮胎结构受力对比分析-李兵-2010
60
Full braking
Full traction
40
Camber, 10o
20
Camber, -10o
Slip, 10o
0
-100
-50
0
50
100
true distance(mm)
图 5 各种滚动工况下的第 2 带束层帘线受力（180º 截面）
rebar force (N)
4. 不同滚动工况对轮胎橡胶受力变形特征的影响
对比图 6 和 10 可以看出，在 10º 侧偏角下轮胎 180º 截面前后两侧的 Mises 应力分布是基本关于 180º 截面对称的，仅轮胎左侧的花纹块底部区域在 180º 截 面前后两侧的 Mises 应力有较为明显的差异。轮胎截面内的 Mises 应力分布不再 关于轮胎中分面对称。在 10º 侧偏角下，不管是胎面花纹部分还是轮胎主体部分， 均是在轮胎左侧受力减小（与自由滚动工况相比）而在轮胎右侧受力增大；且侧 偏滚动工况下轮胎主体部分橡胶的各个危险区域内 Mises 应力减小或增大的幅 度均较侧倾滚动工况下的相应幅度更大。侧偏滚动工况下轮胎橡胶受力的上述分 布特征与轮胎在侧偏滚动工况下的前述接地应力分布情况也是一致的。与 10º 侧 倾角下的情况类似，在 10º 侧偏角下位于胎侧部的区域 W 和位于胎圈部的区域 X （如图 10(a)和(b)中所示）同样是可能的危险区域；此外，在 10º 侧偏角下位于 轮胎左侧的花纹块底部的区域 Y1 和 Y2 也成为新的可能危险区域。
总之，滚动工况的改变对轮胎橡胶结构受力变形情况的影响是非常显著的。 与自由滚动工况相比，在驱动、制动、侧倾滚动和侧偏滚动等工况下，尤其是侧 偏工况下，一些原可能危险区域的受力变形情况明显恶化，并且出现了一些新的
汽车轮毂轴承一单元整体受力情况的有限元分析
据。
关捷词 ： Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ； 轮毂轴承 单元 ； 受力情况 ； 有 限元 分析
中图分类号： Ｔ ＨＩ ２ ３
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ２ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ０ ３ ９ — ０ ４
究 中， 技术人员 主要集 中在测试 轮毂轴承单元的零
第１ ２ 卷第 ３ 期
２ ０ １ ７ 年９ 月
江 西 科 技 学 院 学 报 Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｌ ＯＦ Ｊ Ｉ Ａ ＮＧ ＸＩ ＵＮＩ Ｖ Ｅ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ ＯＦ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｖｏ １ ． １ ２ Ｎｏ ． ３ Ｓ ｅ ｐ ｔ ． ２ ０１ ７
ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ａ ｎ ｓ ａ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｍｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｓ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ，
ｗａ ｒ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｉ ｍｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｆ ｏ ｔ ｈ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｗ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｏ ａｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ＡＮＳ ＹＳ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｕ ｌ ｅ ｗａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｈ ｕ ｂ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｎｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ， ａ ｎ ｄ
轮毂轴承接触受力的整体三维有限元分析
轴承的承载能力 、 寿命和刚度等特性与轮毂轴承 内部滚动体的接 无法直接适用于对轮毂轴承的分析 。 计算机处理 能力的提 高和数值分 析技术 的进 步使得有 限 础， 对轮毂轴承 内部接触问题的分析便成为轮毂轴承力学分析的 元越来越广泛低应用于轴承接触分析 中。 王大力等日 介绍了Ａ ｓｓ ｎｙ 重要 内容 。 在轴承接触 分析 中的应用 ； 浩等『 徐 ｑ 研究 了使用有限元法基于单 触负荷分布有关 ，因此接触力学 构成 对轴承进行力学分析的基
（Ｃ Ｄ Ｃ ｎｅ， ｕ ｚｏ ｇＵ ｉｅｓ ｙＯ ｃ ｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｗｕ ａ ３ ０ ４ Ｃ ｉａ Ａ ｅ ｔｒＨ ａｈ ｎ ｎｖｒｉ ｆ ｉ ｃ ＆ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｈｎ ） ｔ Ｓｅ ｏ
（ Ｌ ｏ ａ ｇｂ ａ ｎ ｅ ｅ ｒｈ ｉｓｉ ｔ ， ｕ ｙ ｎ ７ ０ ４， ｈｎ ） ｕ ｙ ｎ ｅ ｔ ｇｒｓａｃ ｔ ｕｅ Ｌ ｏ ａ ｇ４ １ ３ Ｃ ｉ ａ ｉ ｎ ｔ
一９一 Βιβλιοθήκη 综 合国内外关于轴 承接触 的有限元分 析可 以看 出 ： 接触进行 ， 很少见针对轴承整体进行的接触分析 ， 更少 见关于轮 毅轴承接触受力 的ｉ维有 限元仿真分析 ；
不 大于母线 长度 的１２ ； ／０ 垂直母线方 向 ， 单元尺寸不大 于接触 区 （） ５对于滚子必需额外施加所有滚子沿周向均匀分布的约束 。 这是 因为虽 然我们 忽略保持架和滚子 之间的相互作用力 ，
中图分类 号 ：Ｈ１ ３ 文 献标识 码 ： Ｔ ２ Ａ
１ 概述
轮毂轴承是汽车的关键零部件之一。轮毂轴承按照与汽车
了径 向力作用下轴承内部载荷分布 ，并给 出了至今仍在采用 的
计算最大滚子负荷的公 式 ： 一＝ Ｆ， 。 ｐ ５ｒ Ｚ
子午斜交轮胎力学性能有限元分析
子午斜交轮胎力学性能有限元分析
有限元分析是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，通过将连续体划分为有限的单元，建立离散的有限元模型，然后采用适当的数学方法求解模型，从而获得所研究对象的力学性能。
在子午斜交轮胎力学性能有限元分析中，可以从以下几个方面进行研究。
首先，可以分析轮胎在负荷作用下的应力和应变分布情况。
子午斜交轮胎中的帘线结构会在外力作用下产生应力和应变，通过有限元分析可以研究不同负荷条件下的胎体变形和应力分布情况，了解胎体在运动过程中的受力情况。
其次，可以研究轮胎在不同地面条件下的接地性能。
子午斜交轮胎的纤维帘线结构可以提供更好的抓地力，有限元分析可以模拟轮胎与地面之间的接触情况，研究轮胎在不同地面条件下的接地性能，如附着力、抓地力等，以帮助轮胎设计和优化。
此外，有限元分析还可以研究轮胎的胎垫变形和刚度特性。
胎垫是轮胎中的一个重要组成部分，它直接影响轮胎的舒适性和操控性能。
通过有限元分析，可以模拟轮胎负荷下胎垫的变形情况，并计算胎垫的刚度，以评估轮胎的舒适性和操控性能。
最后，有限元分析还可以研究轮胎的耐磨性能。
子午斜交轮胎的纤维帘线结构具有较好的耐磨性能，有限元分析可以模拟轮胎与地面之间的摩擦情况，计算轮胎在不同工况下的摩擦力和磨损情况，以评估轮胎的耐磨性能。
综上所述，子午斜交轮胎力学性能有限元分析可以从应力和应变分布、接地性能、胎垫变形和刚度特性以及耐磨性能等多个方面进行研究，为轮
胎的设计和优化提供科学依据。
通过有限元分析，可以详细了解子午斜交
轮胎在不同工况下的力学性能，从而提高轮胎的使用寿命和性能。
旋转轮的有限元分析
旋转轮的有限元分析一、分析的意义本文将利用ansys软件对一个旋转轮进行有限元分析。
旋转轮结构广泛应用于机械制造的各个领域，汽车轮毂和齿轮就是旋转轮结构的常见应用。
对于轮毂行业来说，采用有限元分析软件可以对解决轮毂行驶过程中所涉及的接触冲击碰撞问题进行有益的尝试；有限元软件的应用对企业来讲，可以提高材料的有效利用率，降低生产成本，缩短了设计周期，同时间接增强了企业的研发能力。
二、基本参数旋转轮一方面高速旋转，角速度为62.8rad/s，另一方面受到压力作用，压力的大小为1×106Pa。
轮的内径为5mm，外径为8mm。
具体参数如表1所示：表1 基本参数问题模型如图1所示：图1 模型图三、分析过程本文分析的旋转轮，除旋转外，轮的边缘同时受到压力的作用，可以把轮看作是轴对称问题进行分析。
1、设定分析作业名。
标题：static analysis of a roter。
菜单过滤参数选择中选中structural复选框。
2、定义单元类型。
选用四边形四节点板单元PLANE182，在单元行为方式下拉列表中选择轴对称（Axisymmetric）。
3、定义材料属性。
定义材料的弹性模量、泊松比和密度。
4、建立平面模型。
如图2所示。
图2 平面有限元模型5、网格划分。
选择自由网格划分对轮的截面进行网格划分，结果如图3所示。
图3 网格划分结果6、定义边界条件并求解。
1）施加轴对称位移；2）施加固定位移；3）施加压力载荷；4）施加速度载荷；5）求解。
施加结果如图4所示。
图4 载荷施加结果7、查看结果。
1)旋转结果坐标系。
将结果坐标系旋转到柱坐标下，方便查看结果。
2)查看变形。
关键的变形为径向变形，在高速旋转时，径向变形过大，可能导致边缘与齿轮壳发生摩擦。
径向变形如图5所示。
周向变形如图6所示。
图5 径向变形图图6 周向变形图3）查看应力。
齿轮高速旋转时的主要应力也是径向应力，径向应力分布图如图7所示，周向应力分布如图8所示。
有限元分析在轮胎结构设计中的应用
有限元分析在轮胎结构设计中的应用有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种应用数学方法和计算方法解决物理领域中的工程和科学问题的技术。
在轮胎结构设计中，有限元分析可以发挥重要作用。
本文将探讨有限元分析在轮胎结构设计中的应用。
首先，有限元分析可以用于轮胎的结构分析。
在轮胎的结构设计过程中，了解和评估轮胎的结构性能是非常重要的。
有限元分析可以帮助工程师对轮胎的不同部分进行细节分析，如轮胎的胎面、胎肩、胎侧等等。
通过有限元分析，可以模拟轮胎在不同道路条件下的受力情况，研究轮胎的应力、变形和疲劳等特性。
这有助于工程师了解轮胎的强度和刚度，为轮胎设计提供依据。
其次，有限元分析可以用于轮胎的耐久性分析。
耐久性是轮胎结构设计的一个重要指标。
有限元分析可以帮助工程师模拟轮胎在实际使用条件下的循环荷载作用下的疲劳性能。
通过有限元分析，可以评估轮胎的寿命和耐久性，预测轮胎在不同使用条件下的损坏情况。
这有助于工程师确定合适的轮胎材料和结构设计，提高轮胎的寿命和可靠性。
另外，有限元分析还可以用于轮胎的车辆动力学分析。
轮胎在车辆行驶过程中，承受着来自地面的力和转矩，对行驶稳定性和操控性起着关键作用。
有限元分析可以帮助工程师模拟轮胎和地面之间的接触力，研究轮胎的摩擦特性和动力学行为。
通过有限元分析，可以评估轮胎在转弯、制动和加速等情况下的性能，优化轮胎的设计参数，提高车辆的操控性和行驶稳定性。
此外，有限元分析还可以用于轮胎的优化设计。
通过有限元分析，工程师可以设计和评估不同的结构方案，优化轮胎的性能。
例如，可以通过有限元分析评估轮胎胎面花纹的设计对轮胎的排水性能和抓地力的影响，优化胎面花纹的形状和纹样。
此外，还可以通过有限元分析优化轮胎的结构参数，如胎压、胎宽和胎壁高度等，以获得更好的性能和经济性。
总而言之，有限元分析在轮胎结构设计中的应用十分广泛。
通过有限元分析，可以模拟轮胎的结构和性能，研究轮胎的强度、疲劳性能和动力学行为，优化轮胎的设计参数，提高轮胎的性能和可靠性。
汽车轮毂轴承有限元仿真分析
预设多种凸度匹配关系，分析其在不同载荷作用下，最大主应力，接触长度的变 化情况，综合总体分析结果，确定最佳凸度及匹配关系。通过理论计算，给出凸 度控制方程。 这种方法的优点是考虑整体应力、 变形情况， 确定的凸度更为合理； 缺点是模型复杂，计算量大，收敛性差。 （3）凸度混合有限元分析 凸度混合有限元分析采用凸度局部有限元分析确定若干组凸度， 用凸度整体 有限元分析对所确定的凸度进行分析，综合优化分析结果，确定最终凸度方程。 这种方法模型相对简化， 减小了计算量、 提高了收敛性， 凸度计算结果更趋合理。 2. 第二代圆锥滚子轮毂轴承凸度局部有限元分析 分析对象为轿车前轮毂双列圆锥滚子轴承，结构型式为；内圈分离，外圈整 体结构，带法兰盘，属第二代产品。 2．1 滚子与滚道凸型和凸度量的确定 根据国内外轴承样品的对比分析结果及在滚子与滚道多种设计方案进行分 析的基础上， 仅对滚子与内圈有凸度的情况进行仿真分析，并提出如下滚子与滚 道凸度设计原则，在轻载时，滚子的有效接触长度为滚子长度的 60%-70%，重载 时，不出现应力集中。在此选择的凸型为修正对数曲线，采用滚子、内圈滚道带 凸度的“2 凸”设计，并对四种情况的凸度匹配关系进行对比分析。 四种情况所给出的凸度量分别为： 滚子和滚道无凸度； 滚子凸度： 2.4μm, 内 圈滚道凸度：5μm；滚子凸度：8μm, 内圈滚道凸度：10μm；滚子凸度：15μ m, 内圈滚道凸度：15μm。 2．2 滚子和滚道凸度有限元模型及仿真分析 在轴承中， 由于滚子和滚道的接触特征完全一致，因此用一个滚子和滚道接 触的局部模型就能够进行整体的凸度仿真分析。采用 ANSYS 有限元分析软件进 行分析，图 2.1 给出了有限元分析网格划分模型。 2．3 分析结果
（轴承承受的径向载荷为 0.3Cr，滚
有限元法在轿车子午线轮胎结构分析中的应用
有限元法在轿车子午线轮胎结构分析中的应用有限元法是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，它通过将复杂的结构划分为多个小单元，然后利用数值求解方法分析每个小单元的行为，最终得到整体结构的响应。
在轿车子午线轮胎结构分析中，有限元法可以应用于多个方面，如轮胎的悬挂系统分析、轮胎的承载能力分析等。
首先，有限元法可以用于轮胎的悬挂系统分析。
悬挂系统是轮胎与地面之间的关键界面，它直接影响到车辆的操控性能和乘坐舒适性。
有限元法可以对悬挂系统进行建模，将其划分为多个小单元，然后通过求解动力学方程，分析悬挂系统在不同路面条件下的响应。
通过这种方法，可以评估悬挂系统的刚度、阻尼等性能指标，为车辆的悬挂系统设计和优化提供参考。
其次，有限元法还可以应用于轮胎的承载能力分析。
轮胎的承载能力是指轮胎在负荷作用下的变形和应力分布情况，它直接影响到轮胎的寿命和安全性能。
有限元法可以对轮胎进行几何建模，并在其表面施加负荷，然后使用力学方程求解轮胎内部的应力分布。
通过这种方法，可以评估轮胎的抗压能力、抗剪能力等性能指标，为轮胎的设计和使用提供科学依据。
此外，有限元法还可以应用于轮胎的热力学分析。
轮胎在行驶中会受到摩擦热的影响，这会导致轮胎的温度升高，进而影响到轮胎的性能和寿命。
有限元法可以对轮胎进行三维建模，并在其表面施加摩擦热负荷，然后利用热传导方程求解轮胎内部的温度分布。
通过这种方法，可以评估轮胎的散热能力、热胀冷缩特性等性能指标，从而为轮胎的设计和使用提供指导。
综上所述，有限元法在轿车子午线轮胎结构分析中具有广泛的应用价值。
它可以用于轮胎的悬挂系统分析、轮胎的承载能力分析和轮胎的热力学分析等方面，为轮胎的设计和使用提供科学依据，不仅可以提高轮胎的性能和寿命，还可以提升整个车辆的操控性能和乘坐舒适性。
因此，在轿车子午线轮胎结构分析中，有限元法是一种重要的计算工具，值得广泛应用和深入研究。
铝合金车轮的有限元强度分析及试验验证
铝合金车轮的有限元强度分析及试验验证汽车铝合金车轮在受到交变的循环载荷作用并在达到一定的循环次数时，零件的表面会产生裂纹，裂纹继续扩大会导致构件断裂。
为提高产品的安全可靠性，对车轮有限元强度进行分析是十分必要的。
车轮疲劳仿真分析一般分为两个步骤：首先是用ANSYS有限元分析计算出轮毂的弯曲和径向应力；然后,再用ANSYS疲劳分析直接读入这些动态应力的计算结果并进行疲劳分析。
工作中构件的复杂结构、复杂动载荷对有限元分析有着显著的影响，而ANSYS疲劳分析充分考虑了结构形状、载荷形式的影响及其相应的疲劳分析计算方法[1]。
1 铝合金车轮ANSYS有限元分析在使用ANSYS对车轮进行有限元分析时，需要前处理、计算和后处理三大步骤。
前处理是根据计算目的，将连续的实际结构简化为理想的数学模型，用离散化的网格单元代替，并最终形成计算数据文件，其中包括：（1）在ANSYS中导入车轮的Unigraphics实体模型。
（2）车轮有限元模型的建立。
（3）附加属性的确定，包括材料特性参数、边界条件或约束信息载荷等。
以上操作均在ANSYS前处理模块中完成，然后将进入ANSYS求解模块进行计算分析，形成结果文件。
在计算完成以后，继续使用ANSYS对计算结果进行后处理，形成应力图、应变图等，可以准确清晰的看到车轮的应力、应变分布情况，确定最大应力区域（即最危险区域）和最大变形区域[2]。
1.1 铝合金车轮材料特性输入铝合金车轮材料为A356，经过T6热处理。
因此在ANSYS中输入材料属性(Material Property)时，选择为各向同性(Isotropic)，并且是线弹性的(Linear Elastic)，需要输入的参数为：弹性模量E：7.1×1010 N/mm2；密度ρ：2.7×10-3 g/mm3；泊松比：0.33；1.2 弯曲疲劳分析（1）网格划分及边界条件：由于车轮是形状极不规则的实体，因此选用对边界拟合能力较强的Solid92 10 node单元对车轮进行有限元网格划分。
轮子的受力分析
DEC 11 2012
TYPE NUM
10:41:16
Y X
Z
这是一个三维问题，结构复杂，要采用自有网格划分和映射网格划分相
DAILUN
邓福璐
指导教师：
于敏之 张静
教师职称：
副教授 讲师
燕山大学专业综合训练任务书
院（系）：车辆学院
基层教学单位： 热能与动力工程系
学 号 090113020020 学生姓名
邓福璐
专业（班级）
热能 09
设计题目
轮子的受力分析
设
计 角速度为： w=525rad/s
技 材料属性为：杨氏模量 E=30*10e6
术
泊松比为 0.3
参
密度为 0.000731bf-s 2/in 4
数
1、掌握 Ansys 建模方法，建立轮子受力分析仿真模型； 设 2、正确设定边界条件和收敛目标； 计 3、完成网格划分； 要 4、进行仿真计算； 求 5、提取结果进行分析；
6、编写设计与计算说明书。
工 1、撰写 5000 字左右设计分析说明书一份； 作 量 2、设计体会一份。
指导教师签字
基层教学单位主任签字
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2012 年 11 月 19 日
2
燕山大学 综合训练 说明书
轮子的受力分析
一． 问题描述
如图为轮子的三位示意图， 基本尺寸已知， 现分析轮子仅承受 y 轴旋转角速 度的作用下轮的受力及变形情况。
已知：轮子角速度为： w=525rad/s
杨氏模量e3010e6泊松比为03密度为0000731bfs2in4由上面给出带轮的三维结构图可以知道该带轮的几何形状是严格轴对称的是相对对称轴的旋转体
滑轮有限元分析-ANSYS FEM 大作业
滑轮有限元分析-ANSYS FEM 大作业1.问题描述某滑轮结果如下图所示,试分析结构在实际工作中的受力情况,并利用FEM类软件校核材料的强度是否满足要求。
其中天车最大钓钩载荷为3150KN，游动系统以及钢丝绳总重为150KN。
材料为Q345。
2.问题分析天车最大钓钩载荷为3150KN，游动系统以及钢丝绳总重为150KN，游车与天车选用6x7轮系，钢丝绳实际最大拉力F=（3150+150）/12=275KN。
滑轮受力图如下图所示，当钢丝绳两端拉力平行，滑轮受力最大为2F=550KN。
图1 滑轮受力分析滑轮上端面与绳索接触，所有滑轮外表面的上半面受力，且载荷不是均匀分析，而是按照正弦函数分析。
同时滑轮内表面的上半面受力，下半面为自由状态。
在有限元分析中，需要注意选择合适的边界条件和载荷加载。
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。
利用简单而又相互作用的元素（即单元），就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
因为实际问题被较简单的问题所代替，所以这个解不是准确解，而是近似解。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段3.求解步骤滑轮材料为Q345，根据API Spec 8C-2012第5版4.7规定滑轮的设计安全系数不小于3，所以滑轮的许用应力为115Mpa，其中弹性模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3。
对滑轮结构进行有限元网格划分，滑轮存在较多倒角过度细节，所以采用四面体网格进行划分，对倒角圆孔区域进行局部加密，有限元网格模型如下图所示。
齿轮有限元分析
齿轮有限元分析引言有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程分析方法，用于通过将复杂的结构分割为简单的有限元，利用力学原理进行计算和分析。
它在工程领域得到了广泛的应用，齿轮有限元分析便是其中之一。
齿轮是一种常见的传动装置，广泛应用于机械、汽车、冶金等领域。
传统的齿轮设计方法主要依赖于经验和试错，效果难以保证。
而有限元分析能够通过数值计算对齿轮进行全面的力学分析，为齿轮的设计与优化提供有力支持。
齿轮有限元分析原理齿轮有限元分析的基本原理是将齿轮进行离散化，将其分解为多个小块，每个小块称为一个有限元。
然后根据有限元理论，建立有限元模型。
将齿轮的物理性质、边界条件等输入有限元模型，并进行求解，得到齿轮的应力、变形等相关结果。
在齿轮有限元分析中，需要考虑的因素包括载荷、齿轮的几何形状、材料参数等。
其中载荷可以分为静态载荷和动态载荷，可以通过实际工况和使用要求确定。
几何形状是指齿轮的轮齿形状、齿顶高度、齿距等。
材料参数包括齿轮的弹性模量、泊松比等。
齿轮有限元分析采用有限元软件进行计算，常见的有ABAQUS、ANSYS、Nastran等。
通过建立合理的有限元模型和适当的边界条件，可以得到齿轮的应力分布、变形情况等结果，从而评估齿轮在工作过程中的可靠性。
齿轮有限元分析的应用齿轮有限元分析在齿轮设计与优化中扮演着重要的角色。
它能够帮助工程师更全面地了解齿轮在工作条件下的应力分布、变形情况，从而为设计提供指导。
具体应用包括以下几个方面：齿轮受力分析通过齿轮有限元分析，可以得到齿轮在受到静态或动态载荷作用时的应力分布情况。
这可以帮助工程师判断齿轮在工作过程中是否存在应力集中现象，以及是否满足材料的强度要求。
在设计中，可以根据这些分析结果调整齿轮的几何形状或材料参数，以提高齿轮的可靠性和寿命。
齿轮变形分析齿轮在受到载荷作用时，会发生一定的变形。
通过齿轮有限元分析，可以计算齿轮的变形情况，包括齿轮的轴向变形、径向变形等。
轮毂有限元
轮毂有限元1. 引言轮毂是指车辆上与轮胎连接的金属部件，它的主要功能是支撑和传递车辆负荷，同时还要承受来自道路的冲击力和转动力矩。
轮毂的设计和优化是车辆工程中非常重要的一部分，其中有限元方法的应用可以帮助工程师分析和评估轮毂的性能和可靠性。
2. 有限元分析的基本原理有限元分析是一种数值分析方法，通过将连续物体离散为有限数量的子单元，然后对每个子单元进行力学方程求解，最终得到整个物体的应力和应变分布。
有限元分析的基本原理包括以下几个步骤：1.建立有限元模型：将轮毂的几何形状等参数输入计算机，使用专业软件进行建模。
2.网格划分：将轮毂的几何体划分为有限数量的子单元，每个子单元称为有限元。
3.边界条件和加载：确定轮毂的边界条件，例如支撑条件和加载条件。
4.应力分析：根据材料的力学特性和加载条件，求解有限元模型的应力分布。
5.应变分析：根据应力分布计算轮毂的应变分布。
6.结果评估：分析和评估轮毂的性能和可靠性。
3. 轮毂有限元的应用轮毂有限元分析可以应用于以下方面：3.1 强度分析轮毂在使用过程中需要承受各种载荷，例如垂直载荷、横向载荷和弯矩。
有限元分析可以帮助工程师分析轮毂在不同载荷下的应力和应变分布，从而评估其强度和刚度。
3.2 疲劳寿命评估轮毂在长期使用中容易发生疲劳破坏。
有限元分析可以模拟轮毂在不同载荷下的应力循环，并通过疲劳寿命评估方法分析轮毂的寿命。
3.3 结构优化有限元分析还可以用于轮毂的结构优化。
通过改变轮毂的几何形状、材料和工艺参数，工程师可以使用有限元分析来评估不同设计方案的性能，找到最佳的设计方案。
4. 轮毂有限元分析的软件工具目前市场上有许多专业的有限元分析软件可以用于轮毂分析，包括ANSYS、ABAQUS和Nastran等。
这些软件提供了强大的建模和分析功能，可以帮助工程师快速准确地进行轮毂的有限元分析。
5. 结论轮毂有限元分析是一种有效的工程分析方法，可以帮助工程师评估轮毂的性能和可靠性。
有限元分析在轮胎中的应用
有限元分析在轮胎中的应用
本文来源-有限元科技
我们都知道轮胎作为汽车的一个重要部件，其稳定性、安全性和平顺性是非常重要的。
随着汽车科技的发展，充气轮胎正逐渐向着子午化、扁平化、无内胎的方向发展。
接下来我们通过子午线轮胎的有限元分析来了解轮胎的一些特性，为轮胎的结构设计及优化提供参考。
我们先回顾下，有限元分析的基本流程，如下图所示：
建立CAE模型
轮胎实体模型
轮胎mesh接触模型轮胎的有限元分析1、静态接触载荷工况
在0.24MP情况下，施加均布载荷2、轮胎在静态接地情况下
Y方向位移5mm结论轮胎与刚性目标接触，变形主要发生在侧面，因为轮胎在内压和刚性目标垂直压入的作用下直径变大，而胎侧为有弹性的帘布层，会向外侧膨胀，可见帘布层对轮胎整体变形影响较大。
元王仿真轮胎分析
轮胎是汽车的重要组成部件，其主要功能是支撑载荷，向地面传递制动力、驱动力和转向力，以及缓冲减震。
子午线轮胎的有限元分析
子午线轮胎的有限元分析
有限元分析是一种基于有限元理论的数值模拟方法，用于解决复杂的力学问题，可以用来分析子午线轮胎的性能、耐久性和可靠性等。
该方法将轮胎的物质表示为有限个空间点，并且在这些点上建立起有分量的预定义函数，使得具体的分析可以通过有限元方法直接解决或估算。
有限元分析可以对子午线轮胎的负载承受能力、疲劳强度以及恒定性进行精确的模型预测。
此外，通过有限元分析技术，可以模拟出各种轮胎状态下的行为，进而研究轮胎在不同条件下的变形性和裂纹扩展等物理现象。
此外，通过有限元模型，可以模拟并精确预测轮胎断裂现象以及轮胎失效等特殊情况，有助于改善轮胎的安全可靠性和性能可靠性。
轮子的受力分析过程PPT课件
这是一个空间问题的静力学分析，由于结构的 复杂性，不能采用由2D网格拖拉生成3D网格的方式， 宜采用自由网格和映射网格相结合的网格生成方式， 根据该轮的对称性，在分析式只要分析其中的一部 分即可。
1）先建立三维几何模型；
2）根据三维模型的特点，对三维模型进行分割，使其中一部 分模型能够采用映射网格方式划分，其余部分则可以用自由 网格划分。因此必须选用20节点六面体单元（SolidБайду номын сангаас5)，它可 以进行映射网格划分，同时也可以变成20节点的四面体网格 进行自由网格划分。因此能够实现不同网格形状的连接。
3）对划分网格的连接处进行网格转换。即将20节点的四面体 自由网格转换为10节点四面体网格，以减 六面体单元（Solid95)，它可以进行映射网格划分，同时也可 以变成20节点的四面体网格进行自由网格划分。因此能够实现 不同网格形状的连接。
4）对划分网格的连接处进行网格转换。即将20节点的四面体 自由网格转换为10节点四面体网格，以减少解题规模。
放映结束 感谢各位的批评指导！
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2021/3/9
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5）施加对称约束和角加速度。
6）求解分析。
7）显示结果。
GUI操作方式
（1）定义工作名”Wheel_Anal“和工作标题”The Stress calculating of Wheel by angular velocity” （2）定义单元类型和材料属性 选择Structural Solid类型的Brick 20node 95两种单元； ❖材料属性：在EX框输入30e6，PRXY框输入0.3，DENS框输入0.00073 （3）建立2D模型（如下页所示） [Main Menu]Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimension ❖面叠分布尔操作Overlap，Pick All
有限元轮子受力分析
轮子受力分析1、问题描述如图4-92所示为轮子的2D平面图，该轮基本尺寸均为英寸，中间筋板上的孔有8个，圆周分布。
现要分析该轮仅承受Y轴旋转角速度的作用下，轮的受力及变形情况。
已知角速度为w=525rad/s,材料属性为弹性模量E=30X 106psi,泊松比为0.3,密度为 0. 00073 lb/in3o2、建模思路由于轮子的对称性，只要分析其中的1/8即可。
这是一个3D问题，由于其复杂性，有必要采用自由网格划分和映射网格划分相结合，不能采用2D网格拖动生成3D网格。
首先要建立3D模型，然后进行分割，使其中的一部分模型能够采用映射网格方式划分，其余部分可以自由网格方式划分。
对划分网格部分的连接处进行网格转换，并施加对称约束和角速度。
对其求解分析，输出结果。
3、操作步骤（1）定义工作文件名和工作标题①定义工作文件名：执行Utility Menu > F订e > Change Jobname命令在对话框中输入"Wheel Anal v并选择【New log and error Mies】复选框，单击OK按钮。
②定义工作标题：Utility Menu > F订e > Change Title,在对话框中输入"The Stress calculating of Wheel by angular velocity单击 OK 按钮。
③重新显示：：Utility Menu > Plot > Reploto④关闭三角坐标符号：Utility Menu > PlotCtrls > Windows Controls > Windows Options,在对话框中的u Location of triad”下拉列表框中选择“Not Shown",单击OK按钮。
(2)定义单元类型及材料属性①选择单元类型：Main Menu > Preprocessor > Element Type >Add/Edi t/Delete,在［Element Type］对话框中单击 Add...按钮，在之后的［Labrary of Element Type］对话框中选择"Sbuctural Solid” 和“Brick 8node45”选项，单击Apply按钮,选择u Brick 20node95”,单击Ok按钮，然后单击Close按钮。
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轮子受力分析1、问题描述如图4-92所示为轮子的2D平面图，该轮基本尺寸均为英寸，中间筋板上的孔有8个，圆周分布。
现要分析该轮仅承受Y轴旋转角速度的作用下，轮的受力及变形情况。
已知角速度为w=525rad/s，材料属性为弹性模量E=30×106psi，泊松比为0.3，密度为0.00073 lb/in3。
2、建模思路由于轮子的对称性，只要分析其中的1/8即可。
这是一个3D问题，由于其复杂性，有必要采用自由网格划分和映射网格划分相结合，不能采用2D网格拖动生成3D网格。
首先要建立3D模型，然后进行分割，使其中的一部分模型能够采用映射网格方式划分，其余部分可以自由网格方式划分。
对划分网格部分的连接处进行网格转换，并施加对称约束和角速度。
对其求解分析，输出结果。
3、操作步骤（1）定义工作文件名和工作标题①定义工作文件名：执行Utility Menu > File > Change Jobname命令在对话框中输入“Wheel Anal”并选择【New log and error files】复选框，单击OK按钮。
②定义工作标题：Utility Menu > File > Change Title,在对话框中输入“The Stress calculating of Wheel by angular velocity”，单击OK按钮。
③重新显示：：Utility Menu > Plot > Replot。
④关闭三角坐标符号：Utility Menu > PlotCtrls > Windows Controls > Windows Options，在对话框中的“Location of triad”下拉列表框中选择“Not Shown”，单击OK按钮。
（2）定义单元类型及材料属性①选择单元类型：Main Menu > Preprocessor > Element Type >Add/Edit/Delete，在【Element Type】对话框中单击Add...按钮，在之后的【Labrary of Element Type】对话框中选择“Sbuctural Solid”和“Brick 8node45”选项，单击Apply按钮，选择“Brick 20node95”，单击Ok按钮，然后单击Close按钮。
②设置材料属性：Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models，在【Define Material Models Behavior】窗口中双击【Material Model > Available】列表中的“Structural﹨Linear﹨Elastic Y﹨Isotropic”选项，在弹出【Linear Isotropic Material Properties For Material Number 1】对话框中输入“EX=3e11，PRXY=0.3”，单击OK按钮，双击打开Density，在对话框中的【DENS】文本框中输入“0.00073”，单击OK按钮，执行Material > Exit 命令。
（3）建立2D模型①生成3个矩形面：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Areas >Rectangle > By >Dimensions，在对话框【Create Rectangle by Dimensions】中输入数据“X1=7.5,X2=8,Y1=0.5,Y2=3.75X”,单击Apply按钮，输入“5.5，7.5”及“1.5，2.25”，单击Apply按钮，输入“7.5，8.0”及“0.5，3.75”，单击OK按钮。
②面相加操作：Main Menu > Preprocessor > modeling > Operate > Booleans > Add > Areas，在拾取框中单击Pick All按钮。
③打开线编号：Utility Menu > PlotCtrls > Numbering，在【Plot Numbering Controls】对话框中选择【Line Number】复选框，单击OK按钮。
④显示线：Utility Menu > Plot > Line。
⑤Main Menu > Preprocessor > modeling > Create > Lines > Line Fillet，在拾取框中拾取编号为14、7的线，单击Apply按钮，在弹出的【Line Fillet】对话录中的【RAD】文本框中输入“0.25”，单击Apply按钮。
重复上述操作对线7与16、5与13、5与15执行倒角。
⑥打开关键点编号：Utility Menu > PlotCtrls > Numbering，在在【Plot Numbering Controls】对话框中选择【Keypoint Number】复选框，单击OK按钮。
⑦生成圆弧线：Main Menu > Preprocessor > modeling > Create > Lines > Arcs > By End KPs＆Rad，在拾取框中拾取编号为12、11的线，单击Apply按钮。
拾取圆弧的中心点（编号为10的点），单击Apply按钮，在弹出的【Arc by End KPs＆Radius】对话框中的【Radius of the arc】文本框中输入“0.4”，单击Apply按钮。
重复上述操作，对编号为9、10及11的关键点生成圆弧，单击OK按钮。
⑧由线生成面：Main Menu > Preprocessor > modeling > Create > Areas Arbitrary > By Lines，在拾取框中拾取编号为6、8、2的线，单击Apply按钮。
拾取编号20、19、21的线，单击Apply按钮。
重复上述过程，对线“22、24、23”、“17、18、12”、“11、25”、“9、26”进行生成面的操作，单击OK按钮。
⑨面相加：Main Menu > Preprocessor > modeling > Operate >Booleans >Add > Areas，在弹出的拾取框中单击Pick All。
⑩保存结果数据文件：Main Menu > File > Save As，在对话框中输入“Wheel_Anal_2D”，单击OK按钮。
（4）通过拖动生成3D模型①定义两个关键点用来定义旋转轴：Main Menu > Preprocessor > Create > Keypoints > In Active CS ，在【Create key points in Active Coordinate System】中输入“NPT=50，X=0，Y=0，Z=0”单击Apply按钮，输入“NPT=51，X=0，Y=6，Z=0”，单击Ok按钮。
②2D拖动生成3D：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude > Areas >About Axis，在弹出的拾取框中单击Pick All，然后拾取编号为50、51的关键点，单击Ok按钮。
在【Sweep Areas About Axis】中的【Arclengh ih degree】文本框中输入圆弧角“22.5°”，在【NSEG】文本框中输入“1”，生成的实体由一块体积组成。
③关闭线编号显示：Utility Menu > PlotCtrls > Numbering，在【Plot Numbering Controls】对话框清除【Line Number】复选框，单击OK按钮。
④改变视图方向：Utility Menu > PlotCtrls > Pan，Zoom，Rotate，在工具栏【Pan-Zoom-Rotate】中单击Iso按钮。
（5）生成圆柱孔①显示工作平面：Utility Menu > WorkPlane > Display Working Plane。
②移动工作平面：Utility Menu > WorkPlane > Offset WP to>Keypoints，在拾取框中拾取编号14、16的点，单击OK按钮。
③旋转工作平面：Utility Menu > WorkPlane > Offset by Increments，在Offset工具栏中的文本框“XY，YZ”和“ZX Angle”分别输入“0，-90，0”，单击OK按钮。
④生成一个实心圆柱体：执行Main Menu > Preprocessor > Create > Cylinder > By Dimension，在弹出的对话框中的【RADI】文本框中输入“0.45”，在【Z1】【Z2】文本框中分别输入“1”“-2”，单击OK按钮。
⑤体相减操作：Main Menu > Preprocessor > Modeling >Operate >Booleans > Subtract Volumes，在拾取框中拾取编号为V1的体，单击OK按钮。
然后拾取编号为V2的体，单击OK按钮。
⑥保存结果数据文件：Utility Menu > File > Save as，在弹出【Save as】对话框中【Save As】对话框输入文件名“Wheel Anal_3D”，单击Ok按钮。
（6）划分有限元网格①移动工作平面与全局坐标一致：Utility Menu > WorkPlane > Align WP with > Global Cartesian。
②移动工作平面到关键点：Utility Menu > WorkPlane > Offset WPto>Keypoints，在拾取框中拾取编号为19的关键点，单击Ok按钮。
③旋转工作平面：分别在“Offset Wp”工具栏中的“XY”、“YZ”和“ZX Angle”文本框中输入“0”“-90”“0”后回车。