【正文】 架的高度控制閥的可靠性和整個(gè)系統(tǒng)的密封性問題、懸架的穩(wěn)定性問題、空氣彈簧的特性理論問題等沒有很好地解決。2）對(duì)四種不同后懸架支架的原方案進(jìn)行工況分析，分析其在不同危險(xiǎn)工況下的受力情況，并且在WORKBENCH模塊中將其轉(zhuǎn)化為對(duì)四種支架的靜態(tài)線性分析，分別考察四種支架在不同危險(xiǎn)工況下應(yīng)力分布及變形情況，并根據(jù)實(shí)際工況對(duì)其進(jìn)行后處理，最后分析結(jié)果是否滿足強(qiáng)度要求。由于單元能按不同的聯(lián)結(jié)方式進(jìn)行組合，且單元本身又可以有不同形狀，因此可以模型化幾何形狀復(fù)雜的求解域[9]。這些函數(shù)應(yīng)當(dāng)滿足一定條件，該條件就是平衡方程，它通常是通過變分原理得到的，就可由每個(gè)“有限單元”的節(jié)點(diǎn)位移唯一地確定該單元中的位移狀態(tài)。4）組成物體的整體方程組：組成物體的整體方程組就是由已知的單元?jiǎng)偠染仃嚭蛦卧刃Ч?jié)點(diǎn)載荷列陣集成表示整個(gè)物體性質(zhì)的結(jié)構(gòu)剛度矩陣和結(jié)構(gòu)載荷列陣，從而建立起整個(gè)結(jié)構(gòu)己知量——總節(jié)點(diǎn)載荷與整個(gè)物體未知量——總節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系。然后，根據(jù)實(shí)際問題進(jìn)行必要的輔助計(jì)算。2. 建立結(jié)構(gòu)總體平衡方程。對(duì)于單個(gè)單元來說，也就是可以把單元中的一些物理量如位移、應(yīng)變和應(yīng)力等都由該節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)位移來表示。 有限元分析在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有限元分析是近五十多年隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展起來的適用于各種分析的一種極為有效的方法，近年來在很多工程問題中得到了發(fā)展和應(yīng)用。國(guó)際上，在廣泛應(yīng)用ANSYS 進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)中，有限元分析已是設(shè)計(jì)鏈中必須的常規(guī)，沒有有限元分析的設(shè)計(jì)不能進(jìn)入下一個(gè)技術(shù)流程。值得注意的是，雖然在機(jī)械設(shè)計(jì)中采用有限元技術(shù)的歷史很短，但其進(jìn)展的速度卻是十分驚人的。但是，沒有公認(rèn)的、廣為流行的、高水平的、功能強(qiáng)大的商業(yè)化分析系統(tǒng)。ANSYS 是最早通過ISO9001 質(zhì)量認(rèn)證的設(shè)計(jì)分析軟件，其全面的分析功能涉及結(jié)構(gòu)、疲勞、熱、流體、電磁場(chǎng)、碰撞、板金成形等汽車行業(yè)所需的各種分析仿真功能，產(chǎn)品應(yīng)用的深度、廣度、解算結(jié)果的高精度及其圖形界面的易學(xué)易用，已經(jīng)使之成為汽車產(chǎn)品開發(fā)必不可少的伙伴[10]。與4節(jié)點(diǎn)的四面體單元相比，10節(jié)點(diǎn)四面體單元更適合于精度要求較高，邊界為曲線時(shí)的模型[11]。 20節(jié)點(diǎn)四面體單元結(jié)構(gòu)圖對(duì)于固體力學(xué)問題，這種單元的位移函數(shù)可表示為：位移v和w分量的位移函數(shù)，與u向位移分量類似，即： 建立實(shí)體模型的簡(jiǎn)介. Pro/ENGINEER軟件簡(jiǎn)介Pro/ENGINEER是美國(guó)PTC（參數(shù)技術(shù)）公司所開發(fā)的3D實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，是現(xiàn)代CAD技術(shù)發(fā)展中的里程碑，代表著CAD軟件繼實(shí)體技術(shù)和曲面技術(shù)之后進(jìn)入了全新的特征技術(shù)時(shí)代。1）．三維實(shí)體造型三維實(shí)體造型可以將使用者的設(shè)計(jì)概念，以最真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)出來，隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的體積、面積、質(zhì)心、重量、慣性矩等屬性，解決復(fù)雜產(chǎn)品之間的干涉，提高效率，降低成本，便于設(shè)計(jì)人員與管理人員之間的交流。例如，可以通過使用拉伸特征生成零件主體，使用切除材料等特征形成最終的零件。通過設(shè)置特征參數(shù)關(guān)系式來保持特征的位置，體現(xiàn)其參數(shù)化的特點(diǎn)。不論在3D或2D圖形上做尺寸修改時(shí)，其相關(guān)的2D圖形或3D實(shí)體模型均自動(dòng)修改，同時(shí)裝配、制造等相關(guān)設(shè)計(jì)也會(huì)自動(dòng)修改，可確保資料的正確性，并避免反復(fù)修正的耗時(shí)性，確保工程數(shù)據(jù)的完整與設(shè)計(jì)修改的高效。：前支架模型后支架模型滑塊式支架模型中間支架模型 本章小結(jié)本章簡(jiǎn)單介紹了有限元法的基本理論和四種后懸架支架的有限元法的基本思想并對(duì)這四種支架的三維實(shí)體建模的圖形作了簡(jiǎn)單的描述，也對(duì)建立模型的軟件有所介紹，為后文建立精確的有限元模型及模型網(wǎng)格劃分做好鋪墊。前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型；分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁學(xué)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。在國(guó)內(nèi)第一個(gè)通過了中國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)認(rèn)證并在國(guó)務(wù)院十七個(gè)部委推廣使用。WORKBENCH是ANSYS軟件的其中一個(gè)模塊，在WORKBENCH中可以進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。如點(diǎn)擊“Solve”，它會(huì)編寫一個(gè)進(jìn)行模型分析的APDL輸入文件，以批處理的方式發(fā)送到ANSYS中進(jìn)行運(yùn)算。IGES的功用：IGES可對(duì)實(shí)體、修建曲面、曲面、線框、文字、視圖、圖紙及層、顏色、屏蔽狀態(tài)、批處理、命令行處理、跟蹤和調(diào)試記錄等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。注：*.iges文件和*.igs文一樣。SOLID186單元為20節(jié)點(diǎn)六面體單元，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度：X、Y、Z 方向的位移。SOLID187單元與其它四面體單元相比，也更適合于精度要求較高、邊界為曲線時(shí)的模型。 QT400材料屬性材料名稱彈性模量EX()泊松比（）QT400400 網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分是有限元分析中最重要的一部分，網(wǎng)格劃分的好壞將直接影響受力分析的準(zhǔn)確性，因?yàn)樵谟邢拊Ｐ椭?。選用Body Sizing和Hex Dominant Method，Body Sizing兩種劃分類型來劃分類型，其中前者所用的網(wǎng)格單元類型是SOLID187，后者的單元類型主要是SOLID186，還伴隨有SOLID187單元。載荷的分布規(guī)律對(duì)支架的計(jì)算結(jié)果有較大的影響，正確地模擬這些載荷的分布規(guī)律是有限元計(jì)算中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。再根據(jù)其最大應(yīng)力值的發(fā)生處進(jìn)行定性分析和后處理。 前支架的工況簡(jiǎn)介前支架主要連接著車架和鋼板彈簧主簧的卷耳。 前支架工況1的受力圖 前支架工況2的受力圖 后支架的工況簡(jiǎn)介后支架和前支架一樣，也連接著車架和鋼板彈簧主簧的卷耳。*80mm2,與最外端的距離為11mm。 中間支架的受力圖 四種后懸架支架的強(qiáng)度計(jì)算 由于所分析的工況都為某一瞬間的危險(xiǎn)工況，所以四種后懸架支架的分析均為有限元靜態(tài)線性分析。 前支架網(wǎng)格劃分圖確定模型的力的邊界條件，,。綜上所述，工況1的計(jì)算結(jié)果：最大Mises應(yīng)力值：；最大變形值：。 后支架的強(qiáng)度計(jì)算導(dǎo)入后支架模型的*.igs文件，進(jìn)行模型前處理并利用不同網(wǎng)格單元對(duì)其中一種工況來劃分網(wǎng)格，以對(duì)比不同網(wǎng)格對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。 后支架工況1基于四面體網(wǎng)格單元的應(yīng)力圖 后支架工況1基于四面體網(wǎng)格單元的變形圖 后支架原模型工況1四面體單元的計(jì)算結(jié)果：。后支架工況1六面體單元的計(jì)算結(jié)果：。 從以上兩種計(jì)算結(jié)果都可以看出后支架工況1的最大應(yīng)力值發(fā)生在與車架連接的螺栓孔處，由于在模擬時(shí)螺栓孔處增加了剛性約束，會(huì)使應(yīng)力集中，導(dǎo)致結(jié)果偏大，而實(shí)際工況中螺栓孔處不會(huì)發(fā)生破壞[15]。綜上所述：后支架工況1的最大應(yīng)力值：265MPa；最大變形值：用SOLID187四面體網(wǎng)格單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。單元尺寸Element 。由于最大應(yīng)力發(fā)生在螺栓孔處，所以需要對(duì)應(yīng)力圖進(jìn)行后處理，經(jīng)過后處理后。節(jié)點(diǎn)數(shù)Nodes：463803，單元數(shù)Elements：322122。 中間支架的后處理應(yīng)力圖，中間支架的最大應(yīng)力值：136MPa；最大變形值：。 經(jīng)過后處理后，,。使用PRO/E建立的支架三維模型導(dǎo)入WORKBENCH中，進(jìn)行前處理并劃分網(wǎng)格，在不同工況下對(duì)不同的支架進(jìn)行計(jì)算，并繪出應(yīng)力等值線圖，位移場(chǎng)等值線圖，并對(duì)應(yīng)力等值線圖進(jìn)行后處理操作，得到與實(shí)際相符的應(yīng)力圖，分析出了支架的實(shí)際最大應(yīng)力和最大位移部位。對(duì)前支架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)比以上三種改進(jìn)方案，由于最大變形值都較小，都滿足要求，所以不必深入考慮最大變形值的變化，而方案三的兩種工況的最大應(yīng)力值降低的都最大，建議采用。兩種工況的應(yīng)力最大值雖都滿足材料的性能要求，但從工程安全角度分析，還應(yīng)對(duì)原模型進(jìn)行改進(jìn)，以降低其最大應(yīng)力。 前、后滑塊式支架的改進(jìn)方案及強(qiáng)度計(jì)算、后滑塊式支架原方案的強(qiáng)度計(jì)算可以得出：滑塊式支架原方案的最大應(yīng)力值：159MPa；最大變形值：。 滑塊式支架改進(jìn)方案1的應(yīng)變圖 滑塊式支架改進(jìn)方案1的變形圖最大應(yīng)力值發(fā)生在螺栓孔處，進(jìn)過后處理后，除螺栓孔處以外的最大應(yīng)力值為117MPa。原方案滿足材料的性能強(qiáng)度，但從工程安全角度分析，還應(yīng)對(duì)原模型進(jìn)行改進(jìn)，以降低其最大應(yīng)力。比原方案的最大應(yīng)力值有所下降。由于原方案和改進(jìn)方案的最大變形值都較小，都滿足要求，所以在分析中不需要考慮最大變形值的變化，只用對(duì)比最大應(yīng)力值的降低程度。通過靜力學(xué)分析可知，在支架的螺栓孔處以及襯板和兩支耳連接的地方應(yīng)力比較集中，但此類油田車在目前載荷作用下除前支架以外足以滿足使用要求，作用載荷能夠引起的位移也是微量的。4）在支架的實(shí)際工況中，由于在模擬時(shí)螺栓孔處增加了剛性約束，會(huì)使應(yīng)力集中，導(dǎo)致結(jié)果偏大，而實(shí)際工況中螺栓孔處不會(huì)發(fā)生破壞。例如支架受到周期性載荷作用，在周期載荷的作用下，支架應(yīng)力會(huì)明顯增大，說明動(dòng)載荷對(duì)支架的影響不可忽視! 在今后的分析中，應(yīng)利用幾種軟件的結(jié)合使用，分析零部件從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的整個(gè)過程，這樣就能非常接近零部件的實(shí)際工作情況，分析結(jié)果為此類零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改進(jìn)以及日常的維修保養(yǎng)提供了依據(jù)。2）前支架所受的最大應(yīng)力值較大，在今后的設(shè)計(jì)中應(yīng)重新考慮設(shè)計(jì)前支架的模型結(jié)構(gòu)。在論文寫作的過程中，我學(xué)到了很多知識(shí)，導(dǎo)師縝密的思維，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)以及淵博的知識(shí)使我受益匪淺，銘記