ansys有限元分析报告大作业

有限元大作业

设计题目: 单车的设计及ansys有限元分析

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指导老师:

完成日期: 2016.11.23

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：）（2

N/m 1090E .6

泊松比：0.33

质量密度：）（2

N/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。

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

file→import→IGES→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

Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete→Add(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

Main Menu →Preprocessor →Material Props →Material Models （按照下图给车架定义材料属性）

定义材料的弹性模量：）

（2

N/m 1090E .6+、泊松比：0.33

定义材料的质量密度：）（2

N/m 32.70E +

4）画分网格

Main Menu→Preprocessor→Meshing →Mesh Tool→弹出的对话框中设置网格的边界长度设为10→点Mesh→pick all（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

Main Menu→Preferences→弹出的对话框中勾选Structural→点OK

3）定义分析类型

Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis→勾选Static→点OK

4）定义求解控制菜单

选择Main Menu→Solution→Analysis Type→Sol’n Controls命令→打开对话框勾选Calculate prestress effects项→OK

5）施加约束

选择Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On

Areas→选择下边的横杆→点OK→弹出的对话框中选择All DOF→OK完成约束

6）施加载荷

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600N。设定安全系数为3，

则施加在单车上面的力大小为1800N。

选择Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Pressure→On Areas→

选择上边的横梁→点OK→弹出的对话框中在VALUE Load PRES value 处设置参数为

1800→OK完成

7）打开输出设置菜并设置参数

选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Output Ctrls→Solu Printout→弹出的对话框中勾选Every substep→OK完成

8）计算

选择Main Menu→Solution→Solve→Current LS→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Solution is done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

Main Menu→General Postproc→Plot Results→Contour Plot→Nodal Solu→弹出对话框中（如下图）选择Nodal Solution→在Undisplaced shape key中选择Deformed shape with undeformed model(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

Main Menu→General Postproc→Plot Results→Contour Plot→Nodal Solu→弹出对话框中（如下图）选择Nodal Solution→Stress→von Mises stress→在Undisplaced shape key 中选择Deformed shape only