基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析

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基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析

基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析自行车车架是自行车的核心组成部分，它承载着骑手的重量和外界的力量，直接影响着自行车的性能和稳定性。

为了确保自行车车架的可靠性和安全性，有限元分析被广泛应用于自行车车架结构设计。

有限元分析是一种应用于工程领域的数值计算方法，通过将实际结构离散为若干个小单元，近似计算每个小单元的力学特性和应力分布，从而得到整体结构的力学性能。

在进行自行车车架的有限元分析时，需要先对车架进行几何建模。

通常可使用计算机辅助设计软件或三维建模软件进行建模，将车架几何形状、尺寸和连接方式等细节进行精确描述。

接下来，将车架模型导入ANSYS软件中进行分析。

在分析过程中，需要先对车架进行网格划分，将其离散为数个小单元，以便进行后续的力学计算。

划分网格时需要考虑车架各处应力分布的均匀性和准确性。

进行有限元分析时，需要对车架施加相应的边界条件和载荷。

边界条件包括固定支撑或约束，以模拟车架与其他部分的连接方式。

载荷可以是骑手的重力、外界风阻、不平坦路面等因素，通过合理选择载荷类型和大小来模拟实际使用条件。

在进行有限元分析时，需要定义适当的材料参数，包括车架的弹性模量、泊松比、材料屈服强度等。

这些参数直接影响着车架的刚度和性能。

通过对车架进行有限元分析，可以得到车架各处的应力、应变分布情况。

基于分析结果，可以对车架进行优化设计，以满足强度和刚度的要求。

例如，在高应力处添加加强结构或材料，以提高车架的强度和稳定性。

此外，有限元分析还可以在车架结构设计阶段进行疲劳寿命预测。

通过加载一定的循环载荷，可以计算出车架在特定循环次数下的疲劳损伤情况，从而评估车架结构的可靠性和耐久性。

总之，基于ANSYS的有限元分析在自行车车架结构设计中扮演着至关重要的角色。

它可以帮助设计师评估车架的强度、刚度和耐久性，并优化设计以提高车架的性能和稳定性。

通过有限元分析，可以减少设计过程中的试错成本，提高设计效率，为自行车车架的可靠性和安全性提供保障。

山地车车架有限元分析及改进

管, 目前尚未见到有关山地车车架有限元分析方面的相关文献
凯 o 报道。而山地车又属自行车中的高端产品, 其设计理论对其它
类型自行车的开发具有重要的指导作用。鉴于山地车骑行路
e 况恶劣, 因此其强度设计尤为重要。 O 有限元法作为先进的现代设计方法, 在产品开发过程中有 E m 着重要的意义, 而通过 A NSY S 进行数字化样车的结构检验,
[ 2] M cK enna S P, H ill M R. H ul l a singl e l oading dir ect ion f or f at igue l ife pr edict ion an d t est ing of h andl ebars for off- road bicycles [ J ] . Int ernat ional Journal of Fat igue, 2002, 24 ( 11) : 1 149 1 157.
2007 年 3 月
刘琨, 等: 山地车车架有限元分析及改进
41
最大计算应力值均小于其许用应力, 同样满足强度要求。
库
例
E案 n 表 1 不同改进方案最大应力值及其变化情况
A .c 原车架方案一方案二
C g 最大应力/ MPa
119 96
88
r 最大应力降低值/ MPa 0
23
31
模 .o 最大应力降低幅度 0 19. 33% 26. 05%
1. 1 模型的简化
如果直接在 AN SY S 软件环境下建模将相当复杂, 因此, 采用
由图 1 可以看出, 该车架主要由椭圆变截面弯管构成, 若了 Pr o/ E 软件作为几何建模工具, 对后悬架进行三维实体建

基于ANSYS的车架有限元分析报告

汽车经过130多年的发展，安全与节能已成为汽车设计的重要容。

在汽车结构中，车架作为整车的基体和主要承载部件，具有支撑连接汽车各零部件和承受来自汽车、外各种载荷的作用，其结构性能直接关系到整车性能的好坏。

本文以某运油车车架为研究对象，运用CATIA软件对车架模型进行简化与建立，利用ANSYS软件对车架模型进行参数定义，网格划分，作用力施加，自由度约束，并对车架进行了弯曲工况、扭转工况、急减速工况、急转弯工况的静态分析，并分析位移与应力图，为汽车安全与节能设计提供了理论支持。

同时对车架也进行了模态分析，得出车架的固有频率与振型，提高整车设计水平，对避免共振与提高乘坐舒适性提供了理论基础。

关键字：车架,有限元，ANSYS, 静态分析，模态分析The automobile which has developed for 130 years, security and energy saving has become the leading content for automobile deign. Among the many complex structures in automobile, the frame of the vehicle is the basic part and the main bearing part. It has the function of connecting all parts of the vehicle together and subjecting various loads from inside and outside the vehicle. The performance of frame structure affects whether the automobile property is good or not.In this paper, the frame of a fuel tanker is studied. We simplify and establish the model of frame by CATIA. The parameter of the frame is defined. The model of frame is meshed by ANSYS. Add the force and freedom of the model of frame by ANSYS. The static analysis of the frame includes the situation of bending, torsion, barking and swerve by ANSYS. According to the figure of displacement and stress, it provide theoretical support for the automobile design of security and energy saving. At the same time, the modal analysis of the frame is also studied. Based on the frame of natural frequency and vibration mode, it provide theoretical basis for avoiding resonance and improving ride comfort and improve the level of vehicle design.Keywords: Frame, Finite element, ANSYS, Static analysis, Modal analysis目录1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 研究背景 (1)1.3 有限元法的应用与发展 (2)1.4 选题的目的与意义 (2)1.5 本文的主要研究容 (3)2 基于CATIA与ANSYS的车架有限元建模 (4)2.1 有限元法简介 (4)2.2 CATIA软件简介 (6)2.3 车架几何模型建立 (7)2.3.1车架几何模型简化 (7)2.3.2 车架几何模型建立 (7)2.4 车架有限元模型建立 (10)2.4.1 网格划分前处理 (10)2.4.2 车架有限元网格的划分 (10)3 车架有限元静态分析 (13)3.1 汽车车架刚度理论 (13)3.1.1 汽车车架弯曲刚度 (13)3.1.2 汽车车架扭转刚度 (13)3.2 车架载荷分类与处理 (13)3.2.1 静载荷 (13)3.2.2 动载荷 (14)3.3 车架工况的有限元分析 (14)3.3.1 满载弯曲工况 (14)3.3.2 满载扭转工况 (16)3.3.3 紧急制动工况 (18)3.3.4 紧急转弯工况 (19)4 车架有限元模态分析 (21)4.1 模态分析简介 (21)4.2 模态分析基本理论 (21)4.3 车架的模态分析 (22)4.4 车架模态分析结果评价 (27)结论 (29)致 (31)参考文献 (32)1 绪论1.1 概述最初汽车的发展，通常运用经验判断和试验仿真进行结构分析。

基于ANSYS的车架动态有限元分析的应用

基于ANSYS的车架动态有限元分析的应用作者：牟昊来源：《硅谷》2011年第07期摘要：通过构件装配的方法对湖北三环专用汽车公司STQ3062L2Y33型号的货车车架建立车架三维模型，利用软件ANSYS对车架进行有限元建模。

同时进行动态有限元分析，并对分析结果进行研究，得到车架变形和应力变化规律。

关键词：货车车架；ANSYS；动态分析；有限元分析中图分类号：U463 文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0410128－01车架是发动机﹑底盘和车身各个总成的基础，是关键的承载部件，所以研究车架的强度和动态特性十分重要。

由于汽车运动具有随机振动的特点，车架是受随机载荷的作用，这给车架动应力的计算带来一定的困难。

随着计算机应用的快速发展，诸多大型仿真软件应用于汽车仿真技术上，使得在计算机上就可以对汽车车架进行逼真的动态仿真分析。

本文基于ANSYS软件对湖北三环专用汽车公司型号为STQ3062L2Y33的货车车架进行研究。

1 车架的模态分析1.1 车架有限元模型及振型本文车架建模采用CATIA中的曲面设计，通过装配的方法对车架进行仿真建模，再将模型导入ANSYS中划分单元格。

进行模态分析时，唯一有效的“载荷”是零位移约束。

本文运用子空间法分析其自由模态，所以对车架不做任何处理。

计算得到车架前15阶固有频率的值，见表1。

表1各阶模态计算结果可以看出第一阶到第六阶车架振型只是简单的平移或者旋转，这是因为分析的是自由模态，并没有对其施加约束，所以前六阶振型对整车的分析价值不大。

从第七阶开始，车架开始出现了形状上的变化，阶次越高，振型越复杂，开始只是简单的一阶扭转和弯曲，从第十阶开始出现了二阶变形，从第十二阶开始又出现了局部模态。

计算求得本文的发动机怠速频率为25Hz，工作频率在40～90Hz。

由表1可知汽车在怠速起步阶段势必会达到固有频率，容易导致车架弯曲变形，驾驶室有颠簸感。

随着长时间的行驶，容易导致支撑发动机和驾驶室的横梁变形或开裂，这对于车架寿命以及行驶安全都是不利的，需要对车架进行改进。

基于ANSYS Workbench的双层自行车停车架结构设计

基于ANSYS Workbench的双层自行车停车架结构设计于彩敏;李晓斌【摘要】Urban public bike is getting more and more popular with the increasingly serious environmental pollution. But parking of public bicycles has become a dififcult problem. A double bicycle racks has been designed to solve this problem, and the Nanjing Public bicycles was chose as the research object. This double bicycle racks is divided into two layers, the bicycle can be parking on the second layer through chutes and wheels.It also can be limited by the stoppers, bezels and the fences. The static stress analysis for the double bicycle racks was conducted by ANSYS Workbench. The deformation nephogram shows that the beam’s maximum deformation is 0.181 6 mm, it has 0.7%error with the calculated results, the results agree with the computations and has met the requirement of parking bicycles. The stress nephogram shows equivalent stress from 616 Pa to 6.593 MPa, it means that the double bicycle racks has met the strength requirement.%随着环境污染问题加剧，城市公共自行车越来越受到大众欢迎，但公共自行车的停放成了首要难题。

基于ANSYS的自行车架性能分析

冶金与材料Metallurgy and materials第41卷第2期2021年4月Vol.41 No.2Apr. 2021基于ANSYS 的自行车架性能分析陈斯琴1,季瑶涵2(1.中国石油大学(北京)，北京102249,2.云南财经大学，云南昆明650302)摘要:文章用ANSYS 软件对自行车架进行了静力学分析和模态分析，建立了自行车架性能分析模型。

通过静力学分析，建立了自行车架的力学性能模型，得出了车架总变形、定向变形、等效应力以及等效弹性应变分布情况。

通过模态分析，得出了自行车架模型的模态分布情况以及每一模态下的模态振型。

最后，综合得出了车架的易变形位置，并提出了相应的防治措施，为高性能车架的设计提供改良依据。

关键词：自行车架；ANSYS ;有限元;静力学分析;模态分析自行车在行驶过程中会有颠簸，特别是一些山地自行车在骑行的过程中需要应对较复杂的路况。

车架作为自行车的主要承力部件，通过理论或数值计算，可以对自行车架的强度和刚度进行预测，并以此为依据对车架结构进行改进，来完成产品的优化设计。

文章通过ANSYS 软件对自行车架进行了静力学分析和模态分析，建立了自行车架性能分析模型，为车架的改良提供一定的思路。

1实体模型建立文章利用SOLIDWORKS 2017对自行车架进行三维实体建模，建立了自行车架的较为精确的模型。

车架是整个自行车的支撑构件,结构较复杂。

为了后续分析的进行，首先简化车架以生成有限元模型，如图1所示。

2有限元分析2.1材料模型定义文章自行车架有限元分析材料选取的是45号钢,其主要参数表1所示。

表1 45号钢主要参数参数数值密度/kg ・m-37890弹性模量/GPa210泊松比0.31屈服强度/MPa 355抗拉强度/MPa6002.2静力学分析(1)载荷:分析过程以一个60kg 重量的人为例,骑行中可将车架受力简化成在立管的车座处施加600N o (2 )约束条件:支撑点处设置为固定约束;(3)网格划分:采用高雅可比算法以及三角形网格基于曲率的网格划分，局部网格细化应用在管材连接部分；2.2.1总变形分析自行车架的整体总变形结果如图2所示，从图中可以看出，自称车架最大变形处位于上管和立管的交界处，其大小为4.9151 xlOAn 。

基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析

基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析自行车车架是连接自行车各个部件的重要结构，其设计优化对于提高整车性能和骑行舒适度至关重要。

有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以用来评估自行车车架的结构强度、刚度和耐久性等特性。

在ANSYS软件中进行自行车车架有限元分析可以帮助设计师更好地理解和改进车架的设计。

首先，进行自行车车架有限元分析的第一步是建立几何模型。

可以使用ANSYS中的建模工具来创建车架的三维几何模型。

在建模过程中，需要考虑车架各个部件的几何形状、连接方式和材料参数等。

接下来，需要为车架模型分配材料属性。

车架材料的选择对于整体结构的强度和刚度具有重要影响。

可以利用ANSYS中的材料库来选择合适的材料，并为车架的不同部件分配相应的材料属性。

然后，需要进行约束和加载设置。

在真实的使用条件下，车架会受到各种力的作用，如骑行时的重力、路面不平和操控力等。

在有限元分析中，应根据实际工况和设计要求来设置适当的约束和加载。

例如，在车架的连接点设置约束，模拟骑行时的力加载。

随后，进行网格划分和网格质量检查。

网格划分是将车架模型离散化为有限元网格的过程。

在ANSYS中，可以使用自动划网工具或手动划网。

划分好网格后，还需要进行网格质量的检查和优化，以确保计算结果的准确性和可靠性。

然后，进行有限元分析求解。

有限元分析是通过将车架模型离散化为多个有限元单元，并根据材料特性、加载条件和边界条件来计算结构的应力、变形和刚度等参数。

在ANSYS中，可以选择不同的分析类型和求解器来进行分析。

根据需要，可以进行静力学、动力学、热力学和疲劳分析等。

最后，进行结果评估和优化。

通过有限元分析，可以得到车架在各个部件的应力分布图、变形图和刚度分析结果。

根据这些结果，可以评估车架的结构强度和刚度，并进行优化设计。

例如，可以优化车架的几何形状、材料选用和连接方式，以提高车架的性能。

总结起来，基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以帮助设计师评估和改进车架的设计。

ansys有限元分析大作业

有限元大作业设计题目: 单车的设计及ansys有限元分析专业班级:姓名:学号:指导老师:完成日期:单车的设计及ansys模拟分析一、单车实体设计与建模1、总体设计单车的总体设计三维图如下，采用pro-e进行实体建模。

在建模时修改proe默认单位为国际主单位(米千克秒 mks)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。

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：）（2N/m 1090E .6泊松比：质量密度：）（2N/m 32.70E + 抗剪模量：）（2N/m 1060E .2+ 屈服强度：）（2N/m 875E .2+ 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solid95Solid64 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。

基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析

基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析摘要：采用有限元分析软件ANSYS对自行车车架的两种不同结构进行分析，并确定结构合理的类型，并对其进行改进优化，并用ANSYS进行验证。

关键词：自行车；车架；结构；ANSYSFinite element analysis for bicycle frame based on ANSYSWANG Shunmin（Faculty of Automotive engineering,WHUT,wuhan 430070,china）Abstract:Using the finite element analysis software ANSYS to analyze two different structureof the bicycle frame, and determine the reasonable one, and according to the analysis results,the sharp optimization was accomplished, with ANSYS for verification.Key words:bicycle;frame;structure;optimization自行车从诞生到现在已经有200多年的历史，因为其具有结构简单、售价低廉、自重轻、维护容易、不需能源、无污染、无噪声、使用方便灵活等优点而独具特色。

随着全球现代化的发展，交通拥堵、空气污染、油价上涨等问题日益严重，自行车作为传统的交通工具，在人们的生活中仍然具有举足轻重的地位。

自行车在日常生活中使用广泛，而自行车车架作为自行车上面主要的承受道路复杂载荷的作用的部分，对其进行结构的强度和刚度分析在自行车的设计分析中占有很大比重。

由于自行车受力比较复杂，传统的经验设计有很多的盲目性，不能定量的分析结构强度，很容易造成车架的结构设计不合理以致出现过分的应力集中。

基于ANSYSWorkbench的FSAE车架有限元分析

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ — ３１４２．２０１３．００４．００６
基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ的ＦＳＡＥ车架有限元分析
刁秀永，鲁植雄，钟文军，谢鹏
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ＴｈｅｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｂａｓｅｄｏｎＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔ
ห้องสมุดไป่ตู้
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ＦＳＡＥ；ｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓ；ｍｏｄａｌａｎｌａｙｓｉｓ；ＡＮＳＹＳ／Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ
０引言
车架是赛车各大总成的载体，是重要的受力
ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＦＳＡＥＲａｃｉｎｇＣａｒＦｒａｍｅＢａｓｅｄｏｎＡｎｓｙｓ／Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ
ＤｉａｏＸｉｕｙｏｎｇ，ＬｕＺｈｉｘｉｏｎｇ，ＺｈｏｎｇＷｅｎｊｕｎ，ＸｉｅＰｅｎｇ
Ｔｈｅｏｒｙｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅＣＡＤｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｗａｓｓｅｔｕｐｂｙｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｐｌｏｔｓｏｆｔｗａｒｅＣＡＴＩＡ，ｔｈｅｎｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｋｉｎｅｍａｔｉｃｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｉｓｍａｄｅｂｙｅｎｇｉｎｅｅｉｎｒｇａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｖａｌｕｅ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｌｏａｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｓａｒｅａｃｈｉｅｖｅｄ，ｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｔｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｉｔｓｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．

基于ANSYS自行车车架静强度有限元分析

基于ANSYS自行车车架静强度有限元分析摘要车架部件是构成自行车的基本结构体，也是自行车的骨架和主体，其他部件也都是直接或间接安装在车架上的。

车架部件同时也是自行车上重要的承载部件，自行车所受到的各种载荷最终都传递给车架，因此，车架结构性能的好坏直接关系到骑乘者的安全和整车设计的成败。

通过有限元法对车架结构进行性能分析，在设计时考虑车架结构的优化，对提高整车的各种性能，降低设计与制造成本，增强市场竞争力等都具有十分重要的意义。

大型通用有限元软件ANSYS凭借其强大的分析功能和高度可靠性，在结构静力分析和优化设计等方面具有无可比拟的优越性。

本文以某自行车车架结构为研究对象，通过对PROE和ANSYS软件的学习、消化与吸收，采用实体单元，对车架结构的有限元建模、车架结构的静态特性分析问题进行了研究。

以车架的静强度校核为研究载体，以车架结构的最优化为目标，以节约材料和减轻重量为最终目的，阐述了应用ANSYS进行结构优化设计的基本指导思想及方法步骤。

通过对某自行车车架结构的有限元仿真及结构优化，了解了有限元分析的思路和方法，阐述了有限元在自行车结构分析和优化中的重要意义，对车架的设计开发也具有重要的借鉴意义。

关键词：自行车车架；有限元分析；ANSYS；静强度Finite element analysis of the static strength bicycle framebased on ANSYSAbstractFrame constitute the basic components of bicycle structure, but also the skeleton and subject, the bicycle in other parts are directly or indirectly installed in the frame. Chassis parts are also important parts of the bicycle, bicycle was carrying loads were eventually to frame; therefore, the frame structure is directly related to the safety of riding and the success or failure of the whole design. Through the method of finite element analysis frame structure, performance in the design of optimized frame structure, to improve the performance of vehicle design and reduce manufacturing cost, strengthens the market competition has the extremely vital significance. The universal finite element software ANSYS relies on its strong analysis function and high reliability, in static structure analysis and optimization design has incomparable advantage. Based on a bicycle frame structure as the research object, by the learning ,digestion and absorption of ANSYS and PROE software, with solid element, the finite element modeling of frame structure , static characteristic analysis are discussed. In the frame of static intensity for research, based on the frame structure optimization for target, to save material and reduce weight as the final purpose, this expounds ANSYS for structure optimization design method and the basic guiding thought of the steps.Based on a bicycle frame structure finite element simulation and optimization of the structure ,this paper understands the thoughts and methods of the finite element analysis, describes the significance of finite element analysis in bicycle structure analysis and optimization, on frame design and development also has important significance.Keywords: Bicycle frame; Finite element; ANSYS; Static strength目录第一章绪论...............................................................................................................................- 1 -1.1研究背景与意义 (1)1.2研究的内容和方法 (2)1.3本章小结 (3)第二章自行车车架有限元分析模型的建立...........................................................................- 4 -2.1三维实体模型的建立 (4)2.1.1 PROE简介.............................................................................................................- 4 -2.1.2 车架三维模型分析.................................................................................................- 5 -2.1.3 车架三维实体模型的建立与修改............................................................................- 5 -2.2有限元分析理论简介 (6)2.2.1 有限元的基本概念和原理 ......................................................................................- 6 -2.2.2 有限元方法的特点.................................................................................................- 7 -2.3ANSYS软件介绍 (8)2.3.1 ANSYS在有限元软件中的地位............................................................................- 8 -2.3.2 ANSYS的发展和特点..........................................................................................- 8 -2.3.3 ANSYS的分析步骤 .............................................................................................- 9 -2.4车架有限元模型的建立 (10)2.4.1 PROE和ANSYS接口的连接.............................................................................- 10 -2.4.2 单元类型的选择 ..................................................................................................- 15 -2.4.3 定义材料属性......................................................................................................- 15 -2.4.4划分网格..............................................................................................................- 16 -2.5有限元模型建立的步骤 (16)2.6本章小结 (21)第三章车架的加载和求解.....................................................................................................- 22 -3.1设定位移边界条件 (22)3.2设定载荷 (23)3.3求解 (24)3.4本章小结 (25)第四章车架有限元结果分析.................................................................................................- 26 -4.1查看分析结果 (26)4.2结果的分析 (28)4.3不同约束条件的对比 (29)4.4本章小结 (32)第五章全文总结.....................................................................................................................- 33 -致谢...........................................................................................................................................- 34 -参考文献：...............................................................................................................................- 35 -附录1：英文文献....................................................................................................................- 36 -附录2: 中文文献 ....................................................................................................................- 43 -第一章绪论第一章绪论1.1 研究背景与意义众所周知，我国是世界上自行车生产量和持有量最多的国家，是名副其实的自行车王国。

基于ANSYS的车架有限元分析

基于ANSYS的车架有限元分析
引言
车架是一种重要的构件，它用来支撑一辆车，它们必须具备足够的韧
性和刚度，以确保车辆的安全性。

因此，在考虑车架设计的时候，必须利
用先进的数值模型对车架进行有限元分析，以确保车架的性能和可靠性。

为此，本文将使用ANSYS有限元分析软件对型车架进行有限元分析，并从
分析结果中了解车架的性能和可靠性。

1、模型建立
使用ANSYS有限元分析模型的建立首先需要确定车架的几何尺寸参数，然后将其输入到ANSYS中，车架结构可在ANSYS中以2D或3D视图建模。

在建立了车架结构的几何模型后，需要将物理属性（如模态、力学和热力等）对应地赋予车架结构。

在建立了车架结构模型后，就可以进行有限元分析了，如支撑车架的
车轮的受力分析，悬架系统的反力分析，车辆车架动态分析等。

利用ANSYS有限元分析可以模拟并计算车架结构在多种复杂工况下的振动特性，从而获取车架的实际性能。

3、有限元结果分析
使用ANSYS有限元分析可以实现对车架结构的力学、模态和热特性的
仿真建模与分析，利用它可以快速准确地研究车架结构的强度和稳定性。

基于ANSYS 的BSC 赛车车架的有限元分析

有限差分法和有限元方ຫໍສະໝຸດ ，建立于固结在物体上的坐标系（拉格朗日 Lagrange 坐标系）的固体结构问题，选择用有限元方法分析 [2]。
2.2 车架材料属性本车架主管材料用 4130 钢管，壁厚为 1.6mm；次管材料用 20cr，壁厚为 1.0mm. 两种类型钢管结合，使其就有很强的力学性能 [3]。经过查询，主要力学参数如表 1 所示。 2.3 车架静态载荷车架静态满载各载荷主要分为车架自重和负重，车架负重主要来自驾驶员、减速器和半轴、发动机、油箱、CVT 及 CVT 壳，各种载荷情况及大小如表 2 所示。在处理以上载荷时，车架自重通过施加地球重力来完成，其他负重均简化为作用到相应的部件上的集中载荷。
3 车架强度分析
3.1 紧急制动工况分析对于紧急制动工况，车架除各部重力外
表 2 车架静态载荷单位：kg
车架自重
25
驾驶员 + 减速器 +
座椅
半轴
72
18.6
发动机 +CVT +CVT 壳
38
还受纵向惯性力作用，同时轴荷发生转移，
车架内部应力也发生变化。XYZ 三个方向的
自由度强制位移都为 0mm 经过测试，赛车
关键词：BSC 赛车车架有限元分析刚度强度模态分析
Finite element analysis of BSC racing frame based on ANSYS Ning Taiyu Chen Jifei Duan Shengxin Yang Banghua
A b s t r a c t ：In the design process of BSC (Baja SAE China) racing car, the frame is an important part of the racing car, and the structure of the frame affects the performance of the whole car to a great extent. The three-dimensional modeling software UG was used to establish the frame model, and the engineer ing analysis software ANSYS was used to analyze the strength, stiﬀness and mode of the frame, so as to obtain the deformation and strength loa d of the frame under diﬀerent working conditions and the natural frequency and mode of vibration under diﬀerent orders, so as to test whether th e designed frame meets the requirements. The analysis results show that the strength and stiﬀness of the frame are within the range of mechanica l parameters of materials, the displacement and deformation of the frame are small, the natural frequency and vibration mode of the frame also m eet the requirements, which can avoid the resonance phenomenon of the frame in driving, and the structural design and mechanical performance of the frame meet the requirements.

基于ANSYS的车架有限元分析报告

基于ANSYS的车架有限元分析报告一、引言车架是汽车的重要组成部分之一，它承载着车身、引擎等重要部件，并且需要具备良好的强度和刚度特性。

为了确保车架设计的合理性和安全性，有限元分析方法被广泛应用于车架的设计和优化过程中。

本报告通过使用ANSYS软件对车型的车架进行有限元分析，旨在揭示其结构的力学性能，并提出相应的优化建议。

二、建模与网格划分首先，根据实际情况对车架进行几何建模，包括车架材料的选择、主要结构的划分等。

然后，采用ANSYS软件对车架进行网格划分，以保证有限元分析的准确性和计算效率。

在划分网格时，应根据不同结构部位的重要程度和应力集中程度进行细致划分，以获得较为准确的应力分布。

三、材料属性设置车架材料的力学性能参数对有限元分析结果具有重要影响。

在本次分析中，我们选取了一种常用的高强度钢材料作为车架的材料，并设置相应的材料属性。

这些属性包括弹性模量、泊松比、密度等参数。

要注意的是，这些参数需要结合实际情况和材料测试数据进行设置，以确保分析结果的准确性。

四、约束条件设置在有限元分析中，约束条件的设置对于分析结果的准确性至关重要。

在车架分析中，我们通常可以假设一些约束条件，比如悬挂点的约束、底盘支撑点的固定等。

这些约束条件可以对车架进行限制，并模拟实际使用中的约束情况。

五、载荷设置在有限元分析中，合理地设置载荷条件对于车架分析的准确性和可靠性也非常重要。

可以根据实际情况对不同工况下的载荷进行设置，比如车辆加速、制动、转弯等。

这些载荷会对车架产生不同的应力和变形，从而可以评估车架在不同工况下的强度和刚度特性。

六、分析结果与讨论通过ANSYS的有限元分析，我们可以获得车架在不同工况下的应力分布、变形情况等。

根据实际情况，可以评估车架结构的强度和刚度，并分析其受力情况和问题所在。

在本次分析中，我们得出了车架各个关键部位的最大应力和变形情况，并进一步进行了分析和讨论。

根据分析结果，我们可以找出车架结构中的问题，并提出相应的优化建议，比如增加固定支撑处的材料厚度、调整关键连接点的设计等。

基于ANSYS的车架有限元分析

基于ANSYS的车架有限元分析车架有限元分析是一种用于评估车架结构的强度、刚度和振动特性的工程分析方法。

在这种方法中，通过将车架模型转化为一个离散的有限元网格，然后应用力学理论和数值方法，可以对车架在各种工况下的行为进行分析和预测。

ANSYS是一种常用的有限元分析软件，具有强大的建模和分析功能，因此在车架有限元分析中得到广泛应用。

在进行车架有限元分析之前，首先需要进行几何建模。

这通常可以通过CAD软件来完成，然后将几何模型导入到ANSYS中。

在导入模型后，需要对车架进行网格划分。

网格划分是将车架模型划分为多个小单元（或称为网格元素）的过程，这些小单元可以是三角形、四边形、六边形等。

划分网格的目的是为了将车架模型离散化，使得它可以由有限个离散点、面和体来表示。

建立网格后，下一步是定义车架的材料性质。

车架通常由金属或复合材料制成，因此需要将其材料性质输入到ANSYS中。

这些性质包括杨氏模量、泊松比、密度等。

在车架有限元分析中，通常假设材料是各向同性的。

完成了几何建模和材料定义后，接下来可以定义分析类型。

车架有限元分析通常涉及到静态应力分析、模态分析和疲劳分析等。

静态应力分析用于评估车架在静态荷载下的强度和刚度。

模态分析用于确定车架在自由振动下的固有频率和振型。

疲劳分析用于评估车架在长期运行中的疲劳寿命。

对于静态应力分析，需要定义边界条件和加载情况。

边界条件包括固支条件和约束条件，用于限制车架在一些方向上的位移。

加载情况可以是外部力或者预定义的位移。

在进行静态应力分析时，可以计算车架结构的最大应力、最大位移和变形等，用于评估车架的结构强度和刚度。

对于模态分析，需要定义边界条件，用于确定车架的固有频率和振型。

在车架的自由振动中，可以确定车架的主要振型，从而评估其在各个振型下的刚度和振动特性。

对于疲劳分析，需要定义加载循环和载荷幅值。

加载循环可以是振动循环或者工况循环，载荷幅值决定了车架在每个加载循环中的受力情况。

基于ANSYS的FSAE赛车车架的有限元分析

基于ANSYS的FSAE赛车车架的有限元分析作者：许相贤李强高嘉骋来源：《时代汽车》2021年第20期摘要：以沈陽工业大学凌耀电动方程式车队的首辆FSEC赛车车架为研究对象，利用CATIA对赛车建模。

在ANSYS中进行有限元分析得到车架在不同工况下的静态结构及模态分析。

根据分析结果可知，车架的强度、刚度和固有频率分布皆满足要求且有适合的余量。

故该设计安全可靠，为我校参赛提供了保障，也为日后进一步研究打下了基础。

关键词：FSAE 车架有限元Finite Element Simulation of FSAE Racing Car Frame Based on ANSYSXu xiangxian Li qiang Gao jiachengAbstract：Taking the first FSEC racing frame of the Lingyao Formula E team of Shenyang University of Technology as the research object， CATIA is used to model the racing car. Carry out finite element analysis in ANSYS to get the static structure and modal analysis of the frame under different working conditions. According to the analysis results， the strength， deformation andnatural frequency distribution of the frame all meet the requirements and have a suitable margin. Therefore， the design is safe and reliable，which provides a guarantee for our school’s competition and lays a foundation for further research in the future.Key words：FSAE; racing car frame; finite1 引言FSC车架是确保赛车能够成功完成比赛和保护驾驶员安全的主体框架结构。

有限元分析强度分析(自行车车架力学实验关键承力结构)

有限元分析强度分析(自行车车架力学实验关键承力结构)机械1202 马也 3120301052引言：自行车的车身主要有前车架和后车车架组成，为了对已经制造出来的自行车进行承受能力实验，设计师专门针对这个分析设计了一套夹具(工装)，以便于自行车车架受力试验的进行。

试验中关键的部位是两个轴（图1中A和C两个位置），这两根曲轴是车架的受压试验直接着力点，设计要求前后支架载荷比例满足：1:1.43，并且要求前后轴受力在1000N以上。

设计师在设计时根据设计经验设计了一套架子（图1），但是不能确保两根轴的强度是否满足要求，因此采用有限元ANSYS对车架进行了力学分析和强度计算，对这个设计方案的可靠性验证具有重要参考意义。

图1 自行车受力架三维图分析思路：整个支架主要有前支架和后支架构成，分析对象为支架上的两根不同跨距的支杆，而支杆的强度只与杆上的载荷和接触有关，从图上也可以看出杆才是整个结构强度最弱的部位。

两根支杆和整个支架均采用普通不锈钢材料。

影响计算精度的最大影响因素为材料、网格、接触和约束。

在网格达到一定数量后，由于有限元的网格无关系，这时可以不用考虑网格的影响了，同种材料下的强度计算时，杆的接触设置是关键，这里采用No separation进行接触设置。

载荷以坐标分量的形式在Y轴（重力方向）分别施加不同的载荷，直至达到材料的屈服强度位置（材料一旦进入屈服，就会发生永久性的变形，此处为杆的弯曲）。

为了计算出结构的最大安全载荷，也就结果从弹性变形过渡到塑性变形的临界载荷，下面对两杆和支架分别进行了载荷计算，因为试算的次数比较多，因此工作量非常大。

在分别求出各杆的最大临界载荷后在整个支架模型上分别添加最大临界载荷，最后考察总体受力情况。

具体实现步骤如下“1双击ANSYS workbench启动按钮，启动ANSYS workbench如下图所示：2.ANSYS WORKBENCH启动后弹出工具栏如下图，双击Static Structural3. 双击Engineering Data设定材料属性,从通用材料库中选择不锈钢(Stainless Steel)，材料参数结果如下图所示。

基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究共3篇

基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究共3篇基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究1基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究随着汽车行业的快速发展，越来越多的汽车制造商在车辆设计中使用有限元分析技术来优化其设计。

车架结构作为汽车的基础组件，其性能直接影响整个车辆的安全性和稳定性。

因此，基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究成为了汽车行业的热点问题。

首先，对车架结构进行有限元分析。

有限元分析是一种基于数值计算的工程分析方法，通过对车架结构进行建模、分析，可以预测车架在受力情况下的变形和应力分布，为车架结构的设计优化提供依据。

在分析过程中，需要考虑到汽车运行时架构所受的各种载荷，如重载、碰撞、悬挂等，并基于此建立合理的有限元模型，以获取准确的分析结果。

其次，在有限元分析的基础上，进行车架结构的拓扑优化。

拓扑优化是一种通过对物体表面进行材料、几何形状和边界条件的优化来减小物体质量而不牺牲其刚度或强度的过程。

在车架结构的拓扑优化中，需要变化车架结构的拓扑形状和尺寸，以达到最优的结构几何形状，并在不降低其强度和刚度的情况下降低其重量。

这些优化参数将被输入到有限元模型中，以验证优化方案的准确性和可行性。

最后，结合有限元分析和拓扑优化技术，开展实验研究。

实验研究是验证车架结构有限元分析和拓扑优化方案可行性的关键步骤。

通过对车架结构进行真实场景的测试和检验，可以检验分析结果和优化方案的准确性与可靠性，并对分析程序和拓扑优化技术进行改进和优化。

综上所述，基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析和拓扑优化技术研究是目前汽车设计领域的热点问题。

这种技术的模拟和验证可以为车辆制造商提供更加精确、高效和经济的汽车设计方案，同时也可以促进汽车行业的发展和进步综合以上研究，基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析和拓扑优化技术是一种可行的方法。