HyperWorks 在汽车零部件有限元分析中的应用
基于HyperWorks的汽车前桥有限元分析
基于HyperWorks的汽车前桥有限元分析
熊向进
【期刊名称】《电脑知识与技术》
【年(卷),期】2009(005)014
【摘要】前桥是汽车的重要部件之一,应具有足够的强度和刚度.该文运用有限元软件HyperWorks对前桥进行应力变形分析,用UG建立三维模型后导入HyperWorks生成有限元模型,计算紧急制功、侧滑、越过不平路面三种典型工况下的应力及变形.由计算结果知,前桥的受力变形符合强度要求.
【总页数】2页(P3792-3793)
【作者】熊向进
【作者单位】中铁四局一公司,安徽,合肥230041
【正文语种】中文
【中图分类】TH16
【相关文献】
1.基于hyperworks的前桥有限元分析 [J], 赵甲运
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4.基于 HyperWorks 的电动汽车车架有限元分析 [J], 尹安东;龚来智;王欢;徐俊波
5.基于HyperWorks的汽车半轴有限元分析 [J], 文少波;周盼;赵振东;赵子铭;臧利国
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应用Hypermesh软件进行汽车座椅强度及碰撞仿真分析
应用Hypermesh软件进行汽车座椅强度及碰撞仿真分析随着汽车工业现代化技术的发展，汽车广泛的进入人们生活中，而汽车座椅做为与人体直接接触的部件，其舒适性和安全性的重要程度是不言而喻的。
本文应用Hypermesh软件对汽车座椅静强度及碰撞及逆行有限元仿真分析，以供参考。
标签：汽车座椅；强度；碰撞；有限元仿真分析引言近年来，随着汽车保有量的增加，汽车道路交通事故呈逐年上升趋势。
在这些事故中，座椅作为减少损伤的安全部件对乘员起到了决定性的保护作用，使其成为汽车安全性研究中的重要部件。
采用有限元仿真技术，对座椅靠背进行静强度以及碰撞冲击强度分析，可减少开发过程中设计、试验、分析和评价循环的成本，缩短研究时间。
GB15083-2006标准中要求：当座椅处于制造厂所规定的正常使用位置时，构成行李舱的座椅靠背或头枕应具有足够的强度以保护乘员不因行李的前移而受到伤害。
试验的过程中及试验后，如果座椅及其锁止装置仍保持在原位置，则认为满足此要求。
一、汽车座椅有限元模型的建立（一）、搭建模型：用Hypermesh中的提取中面功能，抽取中面建立有限元模型，搭建被测汽车座椅骨架模型和地板模型，在不影响正常分析结果的前提下适当简化了运算模型，见图1。
图1 座椅强度分析的有限元模型其中座椅骨架采用壳单元进行网格划分，采用单元长度基准为10mm、最小单元长度不小于5mm、最大单元长度不大于13mm的规则来划分网格。
各钣金件之间的焊点和螺栓用刚性连接模拟。
建立的有限元模型共有节点个28640，壳单元23477个，体单元7718个，刚性连接694个。
利用ANSA软件LS-DYNA 模块对图1所示模型进行边界条件的加载及其属性（材料参数和厚度）定义，其中座椅骨架所用材料及厚度、直径见表1。
模型的加载过程按照标准GB15083-2006中的要求进行，发生碰撞前，行李箱模块以50km/h的初速度做减速运动，减速度为20g。
表1 座椅骨架材料（二）、边界条件的确定在进行座椅强度分析时，根据座椅与车身地板的连接形式和安装位置，在座椅骨架中锁柄连接处以及靠背与车身地面的铰接处施加约束。
hyperworks功能简介
Altair HyperWorks 功能简介一 .综合评价其为企业级CAE平台，集成设计与分析多种工具，拥有开放性体系和可编程工作平台，可提供顶尖的CAE建模、可视化分析、优化分析、以及健壮性分析、多体仿真、制造仿真、以及过程自动化。
二. 软件模块表1 HyperWorks软件模块分类1、OptiStruct 结构优化设计工具，提供拓扑、形貌、形状、尺寸等优化解决方案2、前后处理（1）HyperMesh高性能、开放式有限单元前后处理器，主要用于模型处理。
相对其它软件，具有更为强大的网格划分能力。
提供几乎所有主流商业CAD系统和CAE求解器接口。
CAD接口如ProE，CATIA，IGES，UG等。
CAE接口如ansys，optistruct，abaqus，nastran，dyna，ideas等（2）MotionView通用多体动力学仿真及工程数据前后处理器，拥有丰富的车身模型库并支持二次开发。
（3）HyperGraph仿真和实验结果的后处理绘图工具，拥有丰富的求解器和实验数据接口、数学函数库并支持后处理模块定制，实现数据处理自动化。
（4）HyperView完整的结果后处理工具，可处理有限元分析、多提系统仿真、视频和工程数据。
（5）HyperStudy为健壮性设计开发的参数化研究和多约束优化工具应用：实验设计（DOE）、随机仿真和优化技术3、求解器（1）OptiStruct/Analysis有限元分析求解器，具有快速而精确的特点应用：用于线性静态和频率响应分析的求解（2）MotionSolve多体动力学分析求解器应用：刚体和柔体耦合分析求解（3）Radioss应用：安全技术、生物仿真技术和车辆安全评价技术（4）HyperCrash应用：主要用于碰撞仿真4、制造工艺仿真（1）HyperForm钣金冲压成成形仿真工具，兼模具设计、管料弯曲成形和液压成形仿真模块（2）HyperXtrude 合金材料挤压成形仿真工具（3）Forging锻压方针（4）Molding注塑成型仿真（5）Friction Stir Welding模拟摩擦激光焊接三．软件应用1、拓扑优化：在给定的设计空间内寻求最佳的材料分布，载荷到约束的传力路径上材料得到保留。
基于HyperWorks的重型自卸汽车车架有限元分析和改进设计
基于HyperWorks的重型自卸汽车车架有限元分析和改进设计0 引言车架的结构和所承受的载荷十分复杂，概括起来，主要包括纵向弯曲、扭转、横向弯曲、水平菱形扭转以及它们的组合，因此车架的刚度和强度计算只有采用有限元法才能得到满意的结果, 基于有限元法的车架计算，应首先根据车架结构，建立实体模型；然后对实体模型进行网格划分，建立车架的有限元计算模型，确定载荷和约束条件；计算车架的刚度、强度、振动模态等关键性能指标；分析计算结果，将其与设计要求对比，确定是否符合要求；最后将方案进行对比并确定最终设计方案。
ALTAIR公司HyperWorks7.0是一款功能强大的有限元分析软件，在进行有限元分析的同时，能对结构进行优化,首先利用Pro/Engineer软件对车架进行了三维实体参数化建模，并将模型导入HyperWorks软件中进行边界条件设定、加载、网格划分、计算及后处理,具体流程参见图1。
某重型自卸汽车车架在使用过程中发现，纵梁上与第四横梁连接附近产生裂纹，最终导致纵梁断裂的严重后果，初步分析认为该区域应力过大所致。
本文中针对该纵梁断裂问题，对车架结构的# 种设计方案分别进行有限元分析! 分析车架在纯弯、弯扭组合、侧向转弯、紧急制动、卸载时油缸举升等工况下的应力状况，精细分析了第四横梁附近纵梁下翼面6个螺栓孔附近的应力状况。
结合各工况分析结果，对该车车架进行合理评价，并提出改进方案，解决纵梁断裂问题。
1 车架的有限元模型由于该车架结构主要是板材结构，因此模型化时主要采用薄板单元，所有焊接、铆接、螺栓连接用刚性单元和梁单元模拟，车架悬置板簧则用弹簧元模拟。
车架有限元模型如图2所示。
原方案第四横梁处有限元模型如图3所示。
划分后车架的单元数量为385469,PIII/256M以上微机在3h内可以完成1个工况的解算工作。
新方案改为采用第四横梁与纵梁腹板连接，横梁形状设计以下4种方案以供分析比较，如图4所示。
2 载荷与工况该车架主要结构都采用优质碳素钢，材料弹性模量E为208GPa，泊松比u为0.3，密度为7.84x10*-6kg/mm3。
基于HyperWorks的车身地板的有限元分析
基于HyperWorks的车身地板的有限元分析1 前言在汽车三大总成之中，汽车车身代表着汽车开发的水平，在汽车开发中占有主体地位。
由于在车辆行驶过程中，车身结构会在各种振源的激励下产生振动，若这些振源的激励频率接近了车身整体或局部的固有频率，便会发生共振现象，产生剧烈振动和噪声，甚至造成结构破坏。
因此，为了提高汽车的安全性、稳定性和舒适性，就必须对车身结构的固有频率进行分析，并可以通过对其结构的设计来避开各种振源的激励。
文中就是采用有限元分析的方法，对某车型的车身地板进行模态分析，分析其固有频率及振型，为实际生产提供参考依据。
2 车身地板有限元模型的建立车身地板是典型的凹凸槽板结构，而对其的模拟建模有两种方法，一是按凹凸槽的真实形状建模；二是按照文献中提到的方法，即用在凹凸槽处加加强梁的平板结构来模拟，使加强梁的截面参数与实际结构相一致，文中原始模型采用第一种方法。
2.1建模2.1.1平面问题及薄板弯曲车身地板的CAD模型是在Catia软件里创建完成的。
车身的大部分零件是薄板冲压件，板材的厚度h远小于其平面尺寸。
薄板的变形与载荷的作用方式有关，当载荷平行于中面（平分薄板厚度的平面）且沿厚度方向不变，可认为是平面应力问题；若载荷垂直于中面，则将引起薄板的弯曲变形。
以薄板的中面为x-y平面，垂直于中面的轴为z轴。
在平面应力问题中只有平行于x-y平面的三个应力分量：这三个分量沿厚度h不变，它们只是x和y的函数，与坐标z无关，而其余分量为零。
平面应力的物理方程为：薄板弯曲变形后，中面由平面变成曲面，称为弹性曲面。
中面内各点在垂直于中面的方向的位移w称为挠度。
当w远小于厚度t时，即满足时，可以认为中面无线应变也无角应变，此时称为薄板弯曲的小挠度问题。
若挠度w接近厚度t的量级，就不能再认为弹性曲面内纤维的长度不变，问题将变为非线性的，这种情况称为薄板弯曲的大挠度问题。
工程中的大部分问题是将薄板的弯曲视为小挠度问题，这样可使问题大大简化。
基于HyperWorks的除雪车车架有限元分析及优化
基于HyperWorks的除雪车车架有限元分析及优化毛敬竞，邓耀，龚运息*(广西科技大学，广西柳州市，545000)摘要：车架是除雪车重要的零部件，通过UG软件建立车架的三维模型，并导入到HYPERMESH软件中进行有限元分析，得出了车架在弯曲和扭转工况下的应力及位移分布情况。
结果显示车架满足弯曲工况下的使用要求，但是在扭转工况下分析的最大应力值765.9MPa大于材料的屈服强度。
本文对车架结构重新设计，优化后的车架在扭转工况下最大应力值降为546.3MPa 小于材料的屈服强度700MPa，满足在此工况下的安全使用要求，这对车架研究人员有着重要的意义。
关键字：车架；有限元；结构优化Finite element analysis and optimization of snowmobile frame based onHyperWorksMAO Jing-jing, DENG Yao, GONG Yun-xi *(College of Mechanical Engineering Guangxi University of Science and Technology , Liuzhou Guangxi, 545006, ) Abstract：The frame is an important part of the snowplow. The three-dimensional model of the frame is established by UG software and imported into HyperMesh software for finite element analysis. The stress and displacement distribution of the frame under bending and torsion conditions are obtained. The results show that the frame meets the use requirements under bending condition, but the maximum stress value of 765.9MPa analyzed under torsion condition is greater than the yield strength of the material. In this paper, the frame structure is redesigned, and the maximum stress value of the optimized frame under torsion condition is 546.3MPa less than the yield strength of the material 700MPa, which meets the requirements of safe use under this condition. This is the reason for the frame researchers It is of great significance.Keyword: Frame; Finite element; Structural optimization0 引言最近几年冬天，各地降雪量增加，给机场道路和人民出行带来了极大的困难,特别是对机场道路来说，往往一场降雪将会导致飞机延误起飞，甚至更严重会使得机场关闭。
基于HyperWorks的汽车前桥有限元分析
基于HyperWorks的汽车前桥有限元分析作者：熊向进来源：《电脑知识与技术》2009年第14期摘要:前桥是汽车的重要部件之一,应具有足够的强度和刚度。
该文运用有限元软件HyperWorks对前桥进行应力变形分析,用UG建立三维模型后导入HyperWorks生成有限元模型,计算紧急制动、侧滑、越过不平路面三种典型工况下的应力及变形。
由计算结果知,前桥的受力变形符合强度要求。
关键词:前桥; 有限元; HyperWorks中图分类号:TH16文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2009)14-3792-02Finite Element Analysis of Vehicle Front Axle based on HyperWorksXONG Xiang-jin(China Railway No.4 Engineering Group Co.LTD, Hefei 230041, China)Abstract: Front axle is one of important parts of vehicle, it should have enough intensity. This article applied finite element software HyperWorks to analyzed the stress and distortion of the front axle. The 3D model was build by UG and the finite element model was made after it transmitted into HyperWorks. Three kinds of typical situation were calculated about the stress and distortion. As the result, the load and distortion of the front axle accorded with the demand.Key words: Front axle; finite element; HyperWorks1 引言传统的产品设计流程是一个人工反复进行设计的过程。
基于Hyperworks的半挂车车架结构分析与改进
基于Hyperworks的半挂车车架结构分析与改进摘要：本文借助Hyperworks软件对一款半挂车车架结构进行了有限元分析，找出了车架的弱点并提出了改进设计方案。
通过模拟不同载荷情况下车架的应力、应变等物理特性，找出了构成车架的不同部件的材料疲劳极限。
然后针对这些不足之处，提出了优化设计方案，包括调整材料使用、增加支撑支架和加强焊缝等，进一步增强了车架的稳定性和耐久性。
关键词：Hyperworks；半挂车车架；有限元分析；改进设计；稳定性；耐久性正文：1.引言半挂车作为重型运输车辆的一种，通常用于货物运输等大容量、远距离的物流任务。
但随着工业发展和城市化进程的加速，货物运输对车辆的要求也越来越高，特别是对半挂车车架的耐久性和稳定性要求更高。
因此，对半挂车车架的结构分析和改进设计显得尤为重要。
Hyperworks是一款专业的有限元分析工具，能够模拟车架在不同条件下的物理行为和力学特性，找出其中的不足之处，并提出有效的改进方案。
本文利用Hyperworks对一款半挂车车架进行了分析，找出了车架的弱点并提出了改进设计方案。
2.分析方法2.1 结构建模本文选用一款常见的半挂车车架进行分析。
首先，借助Hyperworks中的CAD软件将车架模型导入，并建立三维有限元分析模型。
然后，根据车架的材料参数和重量等信息，进行网格剖分、单元分析和装配等。
2.2 物理行为模拟本文通过Hyperworks中的静力学、动力学和疲劳分析等工具对车架进行了物理行为模拟。
具体来说，分别对不同载荷、速度、路况等情况下的车架应力、应变、位移等物理行为进行了模拟，找出了车架的不足之处。
3.分析结果3.1 应力和应变分析通过车架的有限元分析，可以得到各部件的应力和应变分布情况。
具体来说，车架的各部件在不同载荷下所承受的应力大小、应变的程度等都可以被可视化地展示出来。
通过这些数据，可以找出构成车架的不同部件的材料疲劳极限。
3.2 弱点分析根据应力和应变分析结果，可以找出车架的弱点。
基于Hyperworks的半挂车车架结构分析与改进
基于Hyperworks的半挂车车架结构分析与改进【摘要】本文利用Hyperworks软件对半挂车的车架结构进行分析并进行改进。
首先，对车架结构进行初始分析，并确定了其最薄弱处。
接着，进行了有限元分析，发现车架受力不均衡，造成了应力集中。
然后，采用改进方法对车架进行优化设计，经过模拟分析，设计出更加稳定，良好的强度和刚度的车架结构。
最后，进行了振动测试和实际道路试验，证明了新设计的车架在运行中具有更好的性能和安全性。
【关键词】半挂车，车架结构，有限元分析，改进设计，振动测试，道路试验【正文】一、引言随着物流业的蓬勃发展，货运半挂车的重要性日益突出，其安全性和稳定性对运输行业有着至关重要的作用。
现有的半挂车车架结构设计虽然稳定，但还是存在一些问题，如在一些条件下，其刚度和强度不足，易出现应力集中，振动等问题。
因此，本文通过使用有限元分析技术和结构优化设计方法来改进现有的半挂车车架结构，以提高其稳定性和安全性。
二、分析和评估初始结构首先，对半挂车车架结构进行了初步的分析和评估，确定了其最薄弱的部位，并进行了应力和应变的有限元分析。
结果表明，该车架受力不均衡，导致应力集中，车架的刚度和强度存在风险。
三、车架结构的改进设计基于有限元分析结果，本文对半挂车车架结构进行了改进设计。
首先采用了管材替换了原来的钢材，然后优化了梁柱的布局和加强问题点的建议。
最终，通过仿真分析和实际试验，得出了新的车架结构，经测试证明可以有效减少应力的集中和提高承载能力。
四、模拟分析、振动和道路试验新的车架结构设计与现有的结构进行了比较，通过模拟分析证明新设计的车架结构在重荷和不同路况的情况下都更加稳定。
然后，进行了振动测试试验，证明新设计的车架在振动和噪音方面都有较大的改善。
接着，进行了实际的道路试验，新设计的车架结构表现出更高的安全性和稳定性。
五、结论本文对半挂车车架结构进行了分析和评估，发现了其存在的问题，然后通过有限元分析和车架结构优化设计，设计出了新的车架结构。
基于Hyperworks的纯电动客车全承载式车身有限元模型建立
基于Hyperworks的纯电动客车全承载式车身有限元模型建立对于以前传统的非新能源汽车来说一般，整备质量越大，油耗越高。
同样对于纯电动客车而言，整备质量越大，耗电量则越高，当电池电量一定时，行驶里程会越短。
在纯电动客车上，车身骨架的质量占整车总质量的相对较大，如果可以减少车架的质量，电动客车的行驶能力会有所提升。
如何对纯电动客车进行减重，需要有限元分析的理论依据和数据支持。
通过有限元软件对全承载式车身结构分析得出结果准确性较高，是客车研发过程中的重要手段之一。
标签：纯电动客车；全承载式车身；有限元分析对纯电动客车建立有限元模型的最终目的是要尽可能地还原原实物特征，考虑影响有限元分析结果的主要因素，忽略次要因素，提高建模效率和建模质量，本文建立纯电动客车全承载式车身几何模型的过程中进行了适当的简化。
（1）忽略蒙皮结构。
尽管车身的蒙皮会对全承载式车身有加强作用，可是对于整车所受应力影响不大。
（2）忽略全承载式车身结构中的重量较小、不受载荷的小部件，例如前保险杠、电机水箱支架、制动器踏板支架等。
（3）对于表面上的孔和凹凸部分，可以适当简化表面截面形状，尽量逼近实体模型，使结果的精确性保持准确。
（4）忽略全承載式车身结构中的倒角、圆角各类工艺孔、安装孔，因为相对全承载式车身，这些小孔圆角对整车应力影响甚微，可以忽略。
根据企业提供的纯电动客车车架实际的整车参数表、CAD二维图纸及其他相关数据，在CATIA中进行建立三维模型。
一、建立纯电动客车全承载式车身有限元模型（一）网格划分建立的Catia几何模型导入Hyperworks，几何清理过后进行网格单元划分，单元类型为PSHELL。
本文纯电动客车全承载式车身有限元模型中网格单元大小为15mm，小部分网格单元大小为10mm。
最终全承载式车身经过网格划分，四边形单元个数482788，三角形单元个数3852，共计486640个单元。
在质量检查过后，调整优化不合格单元，最终使所有单元全部满足要求。
HyperWorks在汽车零部件有限元分析中的应用
HyperWorks 在汽车零部件有限元分析中的应用1 概述随着计算机辅助设计和制造技术的日趋成熟，设计人员迫切需要一种能对所做的设计进行快速、精确评价分析的工具，而不再仅仅依靠以往积累的经验和知识去估计。
Altair 公司HyperWorks 软件正是这样一个有效的工具。
他能与常用的CAD 软件相集成，实现"设计－校核－再设计"的功能，可以轻松的直接从CAD 软件中读取几何文件，并将最终的仿真计算结果反馈到CAD 几何模型的设计中。
同时由于有限元计算的高精度，可以减少试验次数，大大降低产品开发成本，缩短产品开发周期，提高产品设计质量。
本文通过两个案例，阐述了如何利用HyperWorks 软件简化边界条件及计算复杂结构的强度，并通过与理论解的对比，验证HyperWorks 软件在有限元计算方面的准确性。
2 案例一：摩擦片从动盘的强度计算由于摩擦片的形状比较特殊，九个叶片和内部八根加强筋呈同心圆分布，本案例介绍了如何灵活使用简化方法划分有限元网格及简化加载。
摩擦片从动盘的几何模型如图 1 所示。
2.1 摩擦片从动盘有限元模型的建立由上述图 1 可见，摩擦片从动盘的九个叶片和八根加强筋呈同心圆分布，因此在划分此摩擦片从动盘有限元模型时可以将划分过程分成两部分：内圈加强筋部分和叶片部分，在接合部分进行局部修改缝合。
首先可以将内圈几何模型分成八部分，叶片分成九部分，分别选取其中的一片进行网格划分，如图 2 所示。
再使用HyperMesh 的旋转功能Rotate 划分出整个网格，最后进行局部缝合，这样，整个摩擦片从动盘的2D 网格就完成了，继续使用3D 中的拉伸功能，完整的三维网格就建立成功了，如图 3 所示。
2.2 材料和边界条件该摩擦片从动盘采用QT450 制成，其材料参数如表 1 所示。
模型的强度不仅与模型的建立有关，还和模型边界条件的定义有密切关系。
上述摩擦片在运行过程中靠外围的九个叶片的相互摩擦来其到制动作用。
最新03HyperWorks在汽车零部件有限元分析中的应用孙国兵
03H y p e r W o r k s在汽车零部件有限元分析中的应用孙国兵HyperWorks在汽车零部件有限元分析中的应用孙国兵东风汽车有限公司东风商用车技术中心HyperWorks在汽车零部件有限元分析中的应用HyperWorks Application in FEA of Auto Parts孙国兵（东风汽车有限公司东风商用车技术中心）摘要: 本文主要介绍如何用Altair公司的HyperWorks软件，对汽车零部件的刚度、强度和模态等进行有限元分析。
并通过对某摩擦片的强度和某发动机飞轮壳的模态、强度和刚度等有限元分析.阐述了复杂结构强度计算时边界条件的简化.通过与理论解的对比，验证了边界条件简化的合理性。
关键词:模态强度刚度边界条件简化有限元分析Abstract: This paper illustrate how to get the rigidity ,Intensity and mode by hyperworks .Through taking fraction plate and flywheel casing as an example ,it emphasizes the methods of simplify the boundary condition on complex structure .And the result will be validated by comparing the simulation results and theory result.Key words:Mode，Strength，Stiffness，Boundary Condition，Simplify，FEA1 概述随着计算机辅助设计和制造技术的日趋成熟，设计人员迫切需要一种能对所做的设计进行快速、精确评价分析的工具，而不再仅仅依靠以往积累的经验和知识去估计。
Altair公司的HyperWorks软件正是这样一个有效的工具。
HyperWorks在发动机正时罩盖模态分析中的应用
HyperWorks在发动机正时罩盖模态分析中的应用本文以有限元理论为基础，用HyperWorks软件对发动机正时罩盖进行模态分析，先用HyperMesh划分网格，然后用RADIOSS求解器进行计算，最后用HyperView进行后处理。
将计算结果与试验结果进行对比，验证了计算结果的准确性。
0 概述目前汽车NVH越来越受重视，对汽车NVH有重要影响的发动机的振动噪声分析已经贯穿于发动机的整个设计开发过程。
影响辐射噪声的零部件，如油底壳、汽缸盖罩、正时罩盖等，在设计时就需要进行模态分析，找出影响零部件频率的薄弱部分，然后进行结构优化设计。
1 有限元模型建立点击图片查看大图点击图片查看大图图1 有限元网格（上图为外部视图，下图为内部视图）用Pro/E画出正时罩盖数模，保存成iges格式后导入HyperMesh。
先划分面网格，网格尺寸为6mm，划分网格时保留所有筋特征，然后生成二阶四面体网格。
二阶四面体网格节点数118315个，单元数60848个。
2 有限元计算结果点击图片查看大图图2 频率表图2为RADIOSS用Lanczos法计算的正时罩盖固有频率表，前六阶模态为刚体模态，为了便于与试验的结果进行对比，称计算的第七阶模态为第一阶，第八阶模态为第二阶，依次类推。
点击图片查看大图一阶计算值148试验值144误差2.7%点击图片查看大图二阶计算值214试验值216误差0.93%点击图片查看大图三阶计算值408试验值394误差3.6% 点击图片查看大图四阶计算值446试验值445误差0.2% 点击图片查看大图五阶计算值574试验值578误差0.7%六阶计算值695试验值689误差0.9% 图3 模态计算结果与试验结果对比由图3可知，模态计算的前六阶振型与试验的前六阶振型完全对应，频率误差最大值为3.6%，可以通过计算针对薄弱部分进行下一步的结构改进，对改进方案的评价可用模态分析来代替试验，直到获得最佳设计方案。
基于HYPERWORKS的某客车车架有限元分析
【 ｂｔ ｃ】Ｆａ ｅｉ ｏｅｏ ｕ ｍ ｂｅＳｍ ｓ ｉｐ ｒ ｎ ｂｓ ｏ ｐ ｎｎ，ｈｃ ｅｄ ｓｆ ｉ ｔ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｓ ｎ ｆａｔ ｏｉ ’ ｏｔ ｍ ｏ ａｔ ａｉ ｃｍ ｏｅｔ ｉ ｎｅｓ ｕ ｃ ｎ ｒ ｍ ｏ ｌ ｔ ｃ ｗ ｈ ｆ ｅ ｉ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
况； 满载扭转工况为垂直载荷和侧 向载荷的组合工况 ； 紧急制动工
况为垂直载荷和纵向载荷共同作用的组合工况 ； 紧急转弯工况为垂 直载荷 、 纵向载荷和侧向载荷共同作用的组合工况。 其中， 弯曲载荷主要是 由车身 、 车载设备 、 乘客和货物等的质
弯曲工况下汽车 四轮均着地 ； 扭转载荷产生 效， 就需要对 产品设计进行修改 ， 至重新设计 ， 甚 如此反复 ， 直到 量在重力作用下产生 ， 于路面不平度对车身造成的非对称支承， 作为对比计算 ， 可以用静 产品在实物实验中满足全部要求为止。 随着计算机软硬件技术的 即—个前轮悬空的极限状态或一轮骑障的情况 发展 ，ＡＥ技术的 日益成熟 ， Ｃ 各种数值仿真方法 ， 如有 限元 、 多体 态最大可能的扭矩 ， 侧向载荷主要是 由汽车转向时的离心力作用而产生的 ； 向 纵 动力学 、 计算流体力学等技术 ， 品设计 中得到大量 的应用。 在产 产 模拟 ； 制动时的惯 『力的作用而产生的。 生 品在完成初步设计后 ，可以基于 Ｃ Ｄ模型进行产 品性能的虚拟 载荷则是由于汽车在加速 、 Ａ 实验 ， 初步检验其工作应力 、 运动过程 、 产品寿命等 。如果产品不 能满足要求 ，可 以立即返回给设计人员进行修改或重新设计 ， 从
[整理]03HyperWorks在汽车零部件有限元分析中的应用孙国兵
![[整理]03HyperWorks在汽车零部件有限元分析中的应用孙国兵](https://img.taocdn.com/s3/m/13408da2a1c7aa00b52acba8.png)
HyperWorks在汽车零部件有限元分析中的应用孙国兵东风汽车有限公司东风商用车技术中心HyperWorks在汽车零部件有限元分析中的应用HyperWorks Application in FEA of Auto Parts孙国兵（东风汽车有限公司东风商用车技术中心）摘要: 本文主要介绍如何用Altair公司的HyperWorks软件，对汽车零部件的刚度、强度和模态等进行有限元分析。
并通过对某摩擦片的强度和某发动机飞轮壳的模态、强度和刚度等有限元分析.阐述了复杂结构强度计算时边界条件的简化.通过与理论解的对比，验证了边界条件简化的合理性。
关键词:模态强度刚度边界条件简化有限元分析Abstract: This paper illustrate how to get the rigidity ,Intensity and mode by hyperworks .Through taking fraction plate and flywheel casing as an example ,it emphasizes the methods of simplify the boundary condition on complex structure .And the result will be validated by comparing the simulation results and theory result.Key words:Mode，Strength，Stiffness，Boundary Condition，Simplify，FEA1 概述随着计算机辅助设计和制造技术的日趋成熟，设计人员迫切需要一种能对所做的设计进行快速、精确评价分析的工具，而不再仅仅依靠以往积累的经验和知识去估计。
Altair公司的HyperWorks软件正是这样一个有效的工具。
他能与常用的CAD软件相集成，实现“设计－校核－再设计”的功能，可以轻松的直接从CAD软件中读取几何文件，并将最终的仿真计算结果反馈到CAD几何模型的设计中。
基于Hyperworks某铸造式汽车转向节的有限元分析
基于Hyperworks某铸造式汽车转向节的有限元分析Chapter 1：Introduction（简介）随着汽车工业的发展，转向节作为一种重要的车身零件，其优化设计和制造对于提高汽车性能和安全性非常重要。
而有限元分析技术则是当今汽车工业中常用的技术之一。
本文基于Hyperworks（一种常用的有限元分析软件）对某型号的铸造式汽车转向节进行有限元分析，以此为基础，探讨转向节在力学和热力学方面的性能，为转向节的优化设计提供参考。
Chapter 2：Material and Methodology（材料和方法）在本次研究中，我们选用了一种常用的开发型铝合金AlSi12，作为铸造式汽车转向节的材料。
而对于有限元分析方法，我们采用了Hyperworks软件，通过有限元模拟得出应力和变形等参数，来评估转向节性能，并优化转向节设计。
Chapter 3：Results and Analysis（结果和分析）对于铸造式汽车转向节，我们仿真了不同路况下的工作情况，基于有限元分析得出其在不同路况下的应力和变形等参数。
我们在这里总结了转向节在力学性能方面的表现，发现转向节在的受力部位，如车轮轴和悬挂系统等，应力集中处存在强烈的应力和变形现象，对转向节的安全性产生一定的影响。
同时，在热力学方面，我们研究了转向节在不同工况下的温度分布情况。
结果表明，转向节在工作过程中容易因汽车发动机和制动系统的热源而升温，导致设备的热膨胀。
因此，合理的冷却或散热系统可有效提高转向节的使用寿命和稳定性。
Chapter 4：Discussion（讨论）综合前文内容，我们对铸造式汽车转向节的性能进行了评估和分析。
在实际使用中，转向节受到外部环境、使用工况、机械设计等方面的影响，因此可能存在改善或优化的空间。
在材料选择方面，铝合金的轻质化和高强度特性可有效缩小转向节的体积和重量，提高汽车的动力和经济性。
而在设计方面，增加转向节的应力承受能力和对冲击的抵抗能力，将有助于提高其使用寿命，并增强汽车的安全性。
基于HyperWorks_的货车前轴有限元分析及疲劳强度分析
Modeling and Simulation 建模与仿真, 2023, 12(2), 1660-1669 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/mos https:///10.12677/mos.2023.122154基于HyperWorks 的货车前轴有限元分析及疲劳强度分析王士明，潘 羽，朱春鹏上海理工大学机械工程学院，上海收稿日期：2023年2月22日；录用日期：2023年3月24日；发布日期：2023年3月31日摘要汽车前轴是底盘系统的重要组成部分，其强度直接影响整车的安全性和可靠性。
在HyperWorks 建立材料为40 Cr ，单元类型为四面体的前轴有限元模型。
选取三种典型工况：越过不平整路面工况、紧急制动工况、侧滑工况，在板簧座施加静态载荷，在主销孔处施加约束，对前轴进行静强度分析，得出三种工况下的位移云图及应力云图。
并在此基础上对疲劳寿命进行了预估。
结果表明，前轴在三种典型工况下最大应力均未超过材料屈服极限，最低疲劳寿命为62万公里，满足疲劳寿命的要求，验证了设计的合理性。
关键词货车前轴，有限元分析，HyperWorks ，疲劳强度Based on the Truck Front Axle HyperWorks Finite Element Analysis and Fatigue Strength AnalysisShiming Wang, Yu Pan, Chunpeng ZhuSchool of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, ShanghaiReceived: Feb. 22nd , 2023; accepted: Mar. 24th , 2023; published: Mar. 31st , 2023AbstractThe front axle is an important part of the chassis system, and its strength directly affects the safety and reliability of the vehicle. The finite element model of front axle with material of 40 Cr and王士明 等element type of tetrahedron was established in HyperWorks. Three typical working conditions are selected: crossing uneven pavement condition, emergency braking condition and side slip condi-tion. Static load is applied to the leaf spring seat, and constraints are applied to the main pin hole. The static strength analysis of the front axle is carried out, and the displacement cloud diagram and stress cloud diagram under three working conditions are obtained. On this basis, the fatigue life is estimated. The results show that the maximum stress of the front axle under three typical working conditions does not exceed the yield limit of the material, and the minimum fatigue life is 620,000 km, which meets the requirements of fatigue life and verifies the rationality of the design.KeywordsFront axle, Finite Element Analysis, HyperWorks, Fatigue StrengthCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言前轴是车辆悬架系统的重要组成部分，主要通过悬架结构联接到车架上。
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HyperWorks 在汽车零部件有限元分析中的应用
1 概述
随着计算机辅助设计和制造技术的日趋成熟，设计人员迫切需要一种能对所做的设计进行快速、精确评价分析的工具，而不再仅仅依靠以往积累的经验和知识去估计。
Altair 公司HyperWorks 软件正是这样一个有效的工具。
他能与常用的CAD 软件相集成，实现"设计－校核－再设计"的功能，可以轻松的直接从CAD 软件中读取几何文件，并将最终的仿真计算结果反馈到CAD 几何模型的设计中。
同时由于有限元计算的高精度，可以减少试验次数，大大降低产品开发成本，缩短产品开发周期，提高产品设计质量。
本文通过两个案例，阐述了如何利用HyperWorks 软件简化边界条件及计算复杂结构的强度，并通过与理论解的对比，验证HyperWorks 软件在有限元计算方面的准确性。
2 案例一：摩擦片从动盘的强度计算
由于摩擦片的形状比较特殊，九个叶片和内部八根加强筋呈同心圆分布，本案例介绍了如何灵活使用简化方法划分有限元网格及简化加载。
摩擦片从动盘的几何模型如图 1 所示。
2.1 摩擦片从动盘有限元模型的建立
由上述图1 可见，摩擦片从动盘的九个叶片和八根加强筋呈同心圆分布，因此在划分此摩擦片从动盘有限元模型时可以将划分过程分成两部分：内圈加强筋部分和叶片部分，在接合部分进行局部修改缝合。
首先可以将内圈几何模型分成八部分，叶片分成九部分，分别选取其中的一片进行网格划分，如图2 所示。
再使用HyperMesh 的旋转功能Rotate 划分出整个网格，最后进行局部缝合，这样，整个摩擦片从动盘的2D 网格就完成了，继续使用3D 中的拉伸功能，完整的三维网格就建立成功了，如图 3 所示。
2.2 材料和边界条件
该摩擦片从动盘采用QT450 制成，其材料参数如表1 所示。
模型的强度不仅与模型的建立有关，还和模型边界条件的定义有密切关系。
上述摩擦片在运行过程中靠外围的九个叶片的相互摩擦来其到制动作用。
但是从图3 我们可以看出，有限元模型中叶片的单元节点数目非常巨大，并且每个节点受力方向都是沿着其切线方向，因此如果每个节点都按实际情况加载，将非常困难。
因此我建议将每个叶片上的载荷进行简化，分别在每个叶片的中部做一个刚性元，把叶片上所有节点约束到一起，再分别对每个叶片加载，从动盘载荷及约束有限元模型如图 4 所示。
2.3 强度计算结果
摩擦片从动片采用QT450-10 球墨铸铁制成，上下两面均与主动片摩擦，最大受到2500N·M 的扭矩作用。
换算后，每个小片受到844N 的摩擦力。
其Von Mises 应力及应变云图如图5 和图 6 所示，强度计算结果如表 2 所示。
2.4 摩擦片从动盘计算结果分析
由上述计算结果可知：案例使用的简化方法加载方法对仿真计算结果影响不大，仿真计算结果与理论计算值相差很小，只有 2.7%，由此可知，简化方法应用得当，仿真计算结果非常准确。
3 案例二：某发动机飞轮壳及传动系刚度和模态分析
发动机飞轮壳是发动机中一个重要的组成部分，它的刚度直接影响到整个发动机系统的性能。
同时传动系作为一个大总成，在试验中很难测得其模态，而借助于有限元技术很容易计算其固有模态。
本文介绍了通过在飞轮壳圆心处加集中力矩和在每个受力位置分别加载外力的两种方法计算飞轮壳的刚度，并对比计算结果，同时通过用HyperWorks 求解飞轮壳及传动系的刚度，来展示仿真分析在复杂结构计算上的优势。
3.1 飞轮壳及传动系有限元模型的建立及载荷的确立
飞轮壳及传动系的有限元模型如图7﹑图8 和图9 所示，其中图7 和图8 分别为飞轮壳在集中力矩和均布力两种加载方式下有限元模型图。
飞轮壳共划分节点41547 个，单元148704 个；传动系建模总共有节点143403 个，单元590833 个。
飞轮壳刚度计算时，约束壳体12 个螺栓孔，载荷有两种方案：
方案一：均布力作用，在顶部12 个螺栓上分别加载83.3N。
方案二：集中力矩作用，通过刚性连接，在飞轮壳的中间位置加载一个1000N·M 的力矩。
飞轮壳的密度ρ=6950Kg/m3,缸体质量为214Kg，缸盖质量为77Kg，起动机质量为24.2Kg，配载的大同9js 变速箱质量为375Kg。
3.2 飞轮壳及传动系结算结果
飞轮壳在两种加载方案下的应力，应变云图类似，图10 和图11 给出了飞轮壳在均布力作用下的应力和应变云图，其计算结果如表3 所示。
飞轮壳和传动系的模态计算结果如表4 和表 5 所示。
由表3 可知，两种加载方案的计算结果相差只有0.93%，因此两种加载方案在刚度计算中都适用。
4 结论
由上述两个案例可见，HyperWorks 在汽车零部件的各种有限元分析中都能发挥极大的作用，快速的建模，良好的可操作性，优秀的可视化效果都使我们在分析汽车零部件时，更加省时省力。
HyperWorks 操作简单，对零部件的计算，精度比较高，它的应用将大大减少试验费用，提高分析效率，加快产品研发的进程。