【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第4章 ANSYS實(shí)體建模以某型汽車(chē)的前橋結(jié)構(gòu)為例，給出了在ANSYS中建立汽車(chē)前橋強(qiáng)度結(jié)構(gòu)模型的過(guò)程。首先通過(guò)對(duì)前橋的結(jié)構(gòu)分析，采用自下而上的建摸方法。結(jié)合ANSYS命令模式建立了前橋的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的“Solid”模型。有限元分析軟件ANSYS廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。其前處理模塊可方便地實(shí)現(xiàn)實(shí)體建模、參數(shù)化建模，支持各種可控制的有限元離散化，并可自動(dòng)進(jìn)行單元形態(tài)、求解精度檢查；其分析計(jì)算模塊可進(jìn)行線(xiàn)性、非線(xiàn)性、斷裂力學(xué)、壽命疲勞分析及多物理場(chǎng)耦合分析等等。因此，ANSYS用于前橋強(qiáng)度結(jié)構(gòu)分析具有較強(qiáng)的適用性。下面就以某型汽車(chē)前橋結(jié)構(gòu)為例，介紹在ANSYS中利用實(shí)體模型方法建模的全過(guò)程。前橋作為汽車(chē)的重要承載部件，通過(guò)懸架與車(chē)架(或承載式車(chē)身)相連，用以在車(chē)架(或承載式車(chē)身)與車(chē)輪之問(wèn)傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。同時(shí)從動(dòng)橋還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。本文分析的是整體式車(chē)橋結(jié)構(gòu)，是由前梁、主銷(xiāo)、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承等部分組成。選擇菜單欄中的，然后單擊左鍵，選中Change Jobname,系統(tǒng)將彈出（修改分析文件名）對(duì)話(huà)框，輸出文件名，如圖41所示，最后單擊“OK”按鈕，完成文件名的修改。圖41 Change Jobname（修改分析文件名）對(duì)話(huà)框選擇菜單欄中的中“Replot”命令，制定的文件名將顯示在圖形窗口的左上角。選擇菜單欄中的命令，系統(tǒng)會(huì)彈出的對(duì)話(huà)框，如圖42所示。圖42 Preferences for GUI Filtering（菜單過(guò)濾參數(shù)選擇）對(duì)話(huà)框根據(jù)前橋機(jī)構(gòu)特點(diǎn)可以采用“SOLID92”單元模型來(lái)承載彎曲引起的拉、壓軸力及彎曲和扭轉(zhuǎn)引起的剪力。建立模型時(shí)，針對(duì)模型受力機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，可以選“SOLID90”來(lái)承載彎曲引起的拉、壓力及彎曲和扭轉(zhuǎn)引起的剪力。同時(shí)根據(jù)材料輸入相關(guān)參數(shù)、常數(shù)。選擇Main Menu/Preprocessor/Element Type/命令，彈出單元類(lèi)型對(duì)話(huà)框后單擊Add按鈕。在彈出的單元類(lèi)型庫(kù)后，如圖43所示，從中選擇相應(yīng)單元類(lèi)型，在彈出的對(duì)話(huà)框，下拉左邊列表選擇命令，之后拉右邊列表，選擇，最后點(diǎn)OK。圖43 單元類(lèi)型對(duì)話(huà)框參照前橋分析實(shí)例設(shè)定彈性模量EX為212Gpa，并在框中選擇Structual/Density。在彈出的圖44所示的對(duì)話(huà)框中DENS文本框內(nèi)輸出“7800”并單擊OK按鈕確定。 圖44 材料選取對(duì)話(huà)框 在ANSYS工具條中單擊按鈕。 在實(shí)體建模時(shí)，筆者采用自下而上方法來(lái)建模。先建立關(guān)鍵點(diǎn)(KeyPoint)，連接關(guān)鍵點(diǎn)成線(xiàn)(Line)，最后生成體(Volumes)，即前橋的SOLID彈性模型。而前橋又是個(gè)對(duì)稱(chēng)模型結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)先建立一半的模型，然后用鏡像復(fù)制來(lái)完成另一半的前橋模型實(shí)體。 選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Keypoint/In Active CS命令，彈出如圖45所示的生成對(duì)話(huà)框。 圖45 生成關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)話(huà)框在Keypoint number文本框中輸入關(guān)鍵點(diǎn)的編號(hào)，Location in anctive CS后面的3個(gè)文本框中分別輸出關(guān)鍵點(diǎn)X,Y,Z3個(gè)坐標(biāo)。在此生成如下關(guān)鍵點(diǎn)：選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Lines/Straight Line命令，在出現(xiàn)拾取框以后，用鼠標(biāo)（已轉(zhuǎn)換成拾取狀態(tài)）拾取先前生成的12個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，并單擊OK按鈕。生成的線(xiàn)代號(hào)如下然后在生成以下關(guān)鍵點(diǎn)：打開(kāi)建線(xiàn)命令拾取13，14關(guān)鍵點(diǎn)生成線(xiàn)，生成13號(hào)線(xiàn)，在選擇建立關(guān)鍵點(diǎn)命令，建立如下點(diǎn)： 拾取14，15關(guān)鍵點(diǎn)生成線(xiàn)即14號(hào)線(xiàn)。 選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Areas/ Arbitrary/By Lines命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后拾取112號(hào)線(xiàn)，然后單擊OK按鈕，生成前梁工字形斷面。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Lines/Line Fillet命令，在出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后，拾取13號(hào)線(xiàn)和14號(hào)線(xiàn)，之后出現(xiàn)如圖46對(duì)話(huà)框圖46 生成過(guò)渡線(xiàn)對(duì)話(huà)框在RAD中輸出40，然后單擊OK按鈕，生成16號(hào)過(guò)渡線(xiàn)。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Extrude/Areas/Along Lines命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框拾取工字形斷面，單擊OK按鈕，然后在拾取13，14，16號(hào)線(xiàn)，單擊OK按鈕，即生成體。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Keypoint/In Active CS命令，生成16號(hào)點(diǎn)即：打開(kāi)Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Lines/Straight Line命令，拾取15，16號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)，生成15號(hào)線(xiàn)，選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Lines/Line Fillet命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后，拾取14，15號(hào)線(xiàn)，單擊OK按鈕，然后在RAD中輸入30，最后單擊OK按鈕，生成65號(hào)過(guò)渡線(xiàn)。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Extrude/Areas/Along Lines命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后，拾取前梁左部分的最上面面，單擊OK按鈕，然后在拾取65，15號(hào)線(xiàn)，單擊OK按鈕。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Refelct/Volumes命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后，拾取剛才生成的體，單擊OK按鈕，然后出現(xiàn)如圖47所示的對(duì)話(huà)框圖47 鏡像對(duì)話(huà)框在左鍵點(diǎn)下，然后單擊OK按鈕，就出現(xiàn)前梁的右部分。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Lines/Straight Line命令，拾取65，68號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)，單擊OK按鈕，同理拾取59，62號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Areas/ Arbitrary/By Lines命令，拾取90，93，495，101，103，105，498，113號(hào)線(xiàn)，單擊OK，即生成面。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Keypoint/In Active CS命令，生成73號(hào)點(diǎn)即。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Lines/Straight Line命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后，拾取63，73號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)，單擊OK按鈕，即116號(hào)線(xiàn)。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Extrude/Areas/Along Lines命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后拾取體最左邊的面，單擊OK按鈕，然后拾取116號(hào)線(xiàn)，單擊OK按鈕。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Keypoint/In Active CS命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后生成72，73號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)的中點(diǎn)，然后將工作平面坐標(biāo)系的原點(diǎn)調(diào)到72，73號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)的中點(diǎn)處。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/ Cylinder/ Solid Cylinder命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框如圖48所示，在中輸入0，中輸入0，輸出120，單擊OK按鈕，就這樣圓柱體就形成了。圖48 圓柱體建立對(duì)話(huà)框選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Booleans/Add/Volumes命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后，拾取圓柱體還有和它緊挨的體，單擊OK按鈕。 選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Cylinder/ Solid Cylinder命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框如圖所示，在中輸入0，中輸入0，輸入16，輸出156，單擊OK按鈕，就這樣圓柱體就形成了。同理選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Cylinder/ Solid Cylinder命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框如圖所示，在中輸入0，中輸入0，輸入16，輸出36，單擊OK按鈕，就這樣圓柱體就形成了。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Booleans/Add/Volumes命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后，拾取剛才換的2個(gè)圓柱體，單擊OK按鈕，這樣2個(gè)圓柱體就合成1個(gè)圓柱體（即主銷(xiāo)）。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Cylinder/ Hollow Cylinder命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后如圖49所示，在輸入0，輸入0，輸入16，輸入4，單擊OK按鈕。即調(diào)整墊片。圖49 圓環(huán)體的建立對(duì)話(huà)框?qū)⒐ぷ髌矫孀鴺?biāo)系移到調(diào)整墊片的上表面的中點(diǎn)。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Cylinder/ Hollow Cylinder命令，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框后如下所示，在輸入0，輸入0，輸入20，輸入16，輸入38，單擊OK按鈕。即襯套。選擇Main Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Booleans/Subtract命令，數(shù)顯對(duì)話(huà)框后，拾取轉(zhuǎn)向節(jié)上叉部分，單擊OK按鈕，在拾取襯套體，單擊OK按鈕。選擇Main Menu/Prep