【文章內(nèi)容簡介】 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)。如圖19所示，在沒有使用關(guān)系式改變陣列數(shù)量時孔位置保持不變，使用關(guān)系式改變孔的數(shù)量后孔始終保持均勻分布。4）．單一的數(shù)據(jù)庫，全相關(guān)性Pro/ENGINEER創(chuàng)建的三維模型可隨時產(chǎn)生二維工程圖，而且自動標(biāo)注尺寸。它們之間具有雙向關(guān)聯(lián)的特征，采用單一的數(shù)據(jù)管理。不論在3D或2D圖形上做尺寸修改時，其相關(guān)的2D圖形或3D實(shí)體模型均自動修改，同時裝配、制造等相關(guān)設(shè)計(jì)也會自動修改，可確保資料的正確性，并避免反復(fù)修正的耗時性，確保工程數(shù)據(jù)的完整與設(shè)計(jì)修改的高效。如圖110所示，通過修改零件的橫軸，裝配零件自動更新。5）．系列化Pro/ENGINEER能夠依據(jù)創(chuàng)建的原始模型，通過家族表改變模型組成對象的數(shù)量或尺寸參數(shù)，建立系列化的模型，應(yīng)用此系列化特點(diǎn)可以建立國家標(biāo)準(zhǔn)零件。 .四種支架模型的建立建?；舅枷耄豪脧南轮辽系乃枷虢⒛Ｐ?。：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這四種支架的三維實(shí)體建模的圖形作了簡單的描述，也對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。3 四種后懸架支架的原方案的強(qiáng)度分析 ANSYS軟件簡介ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、聲場分析于一體的大型通用有限元分軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交換，如Pro/E，UG，CATIA等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級CAE工具之一。軟件主要包括三個部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。前處理模塊提供了一個強(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）、流體動力學(xué)分析、電磁學(xué)分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，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。軟件提供了100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如PC,SGI,HP,SUN, DEC, IBM,CRAY等。ANSYS軟件是第一個通過ISO9001質(zhì)量認(rèn)證的大型分析設(shè)計(jì)類軟件，是美國機(jī)械工程師協(xié)會（ASME）、美國核安全局（NQA）及近二十種專業(yè)技術(shù)協(xié)會認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)分析軟件。在國內(nèi)第一個通過了中國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會認(rèn)證并在國務(wù)院十七個部委推廣使用。多種物理場間的耦合使計(jì)算機(jī)虛擬樣機(jī)得以實(shí)現(xiàn)，能夠在產(chǎn)品制作之前通過仿真得到其工作性能及各種指標(biāo)，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。從而可部分甚至全部取代耗時，昂貴的物理樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)降低產(chǎn)品研發(fā)周期，生產(chǎn)成本的目的[13]。 本課題主要研究ANSYSWORKBENCH的應(yīng)用。WORKBENCH是ANSYS軟件的其中一個模塊，在WORKBENCH中可以進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。其特點(diǎn)是：1）ANSYS WORKBENCH與CAD系統(tǒng)的實(shí)體及曲面模型具有雙向連結(jié)，其導(dǎo)入CAD幾何模型成功率較高。 2）WORKBENCH具有功能強(qiáng)大與易于使用的特點(diǎn)，它的界面非常直觀。 3）WORKBENCH只是ANSYS的前臺界面。如點(diǎn)擊“Solve”，它會編寫一個進(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。 導(dǎo)入后懸架支架的有限元模型將第二章所述的，在PRO/ENGINEER中建立的支架模型文件名*.prt另存為*.igs文件名，然后在ANSYSWORKBENCH中選擇GeometryFrom file ，將支架幾何模型轉(zhuǎn)換為便于分析的有限元模型。 前支架有限元模型圖目前，常用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)有：初始圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范（IGES）、產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)（STEP）、DXF以及STL等。下面將著重介紹一下初始圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范（IGES）。IGES的功用：IGES可對實(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。它的主要應(yīng)用范圍包括：① 在傳遞幾何數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生加工圖樣；② 應(yīng)用傳遞的幾何數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動模擬和動態(tài)實(shí)驗(yàn)；③ 把已有的零部件數(shù)據(jù)整理成圖形文件；④ 實(shí)現(xiàn)CAD和NC系統(tǒng)的連接；⑤ 實(shí)現(xiàn)CAD與有限元分析（FEM）系統(tǒng)的連接等。實(shí)體是IGES的基本信息單位。IGES文件格式的定義遵循兩條原則：①IGES的定義應(yīng)能改變復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其關(guān)系；②IGES文件格式要便于各種CAD/CAM系統(tǒng)的處理[14]。注：*.iges文件和*.igs文一樣。 設(shè)置單元屬性及材料類型1）定義單元類型ANSYS單元庫提供了100種以上的單元類型，從普通的線單元、面單元、體單元到特殊的接觸單元、間隙單元和表面效應(yīng)單元等等。要根據(jù)計(jì)算精度、生成網(wǎng)格、模擬邊界條件等多方面進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x擇。對支架實(shí)體模型選擇SOLID186，SOLID187高階單元。SOLID186單元為20節(jié)點(diǎn)六面體單元，每個節(jié)點(diǎn)有三個自由度：X、Y、Z 方向的位移。SOLID186單元與其它六面體單元相比，更適合于精度要求較高、邊界為曲線時的模型。 所示。 SOLID186 單元圖SOLID187單元為10節(jié)點(diǎn)四面體單元，每個節(jié)點(diǎn)有三個自由度：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、邊界為曲線時的模型。 所示。 SOLID187 單元圖2）定義材料屬性任何結(jié)構(gòu)對象都是由不同材料構(gòu)成的，不同的材料具有不同的力學(xué)、傳熱學(xué)、電磁和流體行為特性，這些特性就是材料屬性特性。本文模型四種后懸架支架的原材料是QT400。 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?。力的傳遞是考節(jié)點(diǎn)和單元來傳遞的。在WORKBENCH中可以自動生成網(wǎng)格，但對于后懸架支架這樣形狀較復(fù)雜的體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如果選用自動網(wǎng)格進(jìn)行自由劃分，綜合考慮到計(jì)算機(jī)的綜合性能和計(jì)算時間等經(jīng)濟(jì)性因素，結(jié)果的準(zhǔn)確度將不高。所以需要人為的設(shè)定網(wǎng)格劃分類型。，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。 確定模型的邊界條件有限元分析的主要目的是對實(shí)體進(jìn)行力學(xué)分析，所以加載也十分重要，將直接影響著應(yīng)力和變形圖。作用在后懸架支架上的載荷比較復(fù)雜，它承受著巨大的載荷和周期性變應(yīng)力，這些載荷沿邊界的分布規(guī)律往往也比較復(fù)雜，而且難于用理論或測量的方法確定。在支架的有限元分析中，必須知道沿邊界的力的大小和分布規(guī)律，這時通常采取一些假定的分布規(guī)律來模擬邊界力的分布。載荷的分布規(guī)律對支架的計(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)算中的一個重要環(huán)節(jié)。在實(shí)際計(jì)算中，我們將模擬支架的危險(xiǎn)工況來進(jìn)行試算，來分析其受力情況。 四種支架不同工況的受力情況工況1（側(cè)向力朝車架內(nèi)側(cè)時最大載荷工況 單位：N）工況2（側(cè)向力朝車架外側(cè)時最大載荷工況 單位：N）FxFyFzFxFyFz前支架290001940021600290001940021600后支架7000194002160070001940021600滑塊式支架15500中間支架15500前處理結(jié)束后，對支架有限元模型進(jìn)行檢查，確認(rèn)邊界條件精確定義后，ANSYS WORKBENCH就可以對支架進(jìn)行有限元計(jì)算了，可以得到支架在不同工況下的應(yīng)力等值線圖及位移場等值線圖。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。 四中后懸架支架的工況簡介前、后滑塊式支架與車架相連，主要與副簧發(fā)生作用。當(dāng)汽車空載或?qū)嶋H裝載質(zhì)量不大時，副簧不承受載荷而由主簧單獨(dú)工作，此時也只有前、后支架起作用。在重載和滿載情況下，車架相對車橋下移，使車架上的副簧滑塊式支架和中間支架與副簧接觸，即主、副簧共同參加工作，一起承受載荷而使懸架剛度增加，以保證車身振動頻率不致因載荷增大而變化過大[2]。 前支架的工況簡介前支架主要連接著車架和鋼板彈簧主簧的卷耳。與車架連接處靠螺栓連接，在WORKBENCH中在螺栓孔處添加Fixed Support固定約束；與卷耳連接處靠大銷連接，其中一端還有一定位銷。對于工況1，前支架與卷耳相連的定位銷端內(nèi)側(cè)受到沿Y軸方向的19400N的力，在與大銷接觸的兩個圓面上施加沿X軸29000N和Z軸方向的21600N的遠(yuǎn)端載荷Remote Force，作用點(diǎn)在卷耳的中心線上，且在卷耳寬度的正中間。對于工況2，只需將沿Y軸方向上的力改到與卷耳相連的另一端的內(nèi)側(cè)面上，方向沿Y軸負(fù)方向。 前支架工況1的受力圖