【文章內(nèi)容簡介】 解及多場分析的數(shù)據(jù)統(tǒng)一；2）強大的求解功能。ANSYS提供了數(shù)種求解器，用戶可以根據(jù)分析要求選擇合適的求解器；3）強大的非線性分析功能。ANSYS具有強大的非線性分析功能，可進行幾何非線性、材料非線性及狀態(tài)非線性分析；4）智能網(wǎng)格劃分。ANSYS具有智能網(wǎng)格劃分功能，能根據(jù)模型的特點自動生成有限元網(wǎng)格；5）良好的優(yōu)化功能。利用ANSYS優(yōu)化設計功能，用戶可以確定最優(yōu)化設計方案；用ANSYS的拓撲優(yōu)化功能，用戶可以對模型進行外型優(yōu)化，尋求物體對材料的最佳利用；6）可實現(xiàn)多場耦合功能。ANSYS可以實現(xiàn)多物理場耦合分析，研究各物理場間的互相影響；7）提供與其它多種程序接口。ANSYS提供了與多數(shù)CAD軟件及有限元軟件的接口程序，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交換，如Pro/E、UG、CATIA、NASTRAN、AutoCAD、IDEAS等；8）良好的用戶開發(fā)環(huán)境。ANSYS開放式的結構使用戶可以利用APDL語言進行二次開發(fā)。 研究意義及主要內(nèi)容在橋殼的傳統(tǒng)設計中，往往采用類比方法，對已有產(chǎn)品加以改進，然后進行試驗、試生產(chǎn)。為安全起見，一般要加大安全系數(shù)，這使得生產(chǎn)周期延長設計成本增加，而且生產(chǎn)出來的產(chǎn)品往往質(zhì)量過大。本課題用有限元法分析驅(qū)動橋殼，為以后驅(qū)動橋殼減重、優(yōu)化等奠定一定基礎。（1）學習和掌握 CAD 軟件 UG，利用 UG建立驅(qū)動橋的幾何模型，為建立驅(qū)動橋殼的有限元模型奠定基礎。（2）使用 ANSYS 軟件對在 3 種典型工況下的橋殼進行靜態(tài)分析，得到橋殼的應力和位移分布規(guī)律。（3）通過驅(qū)動橋殼有限元分析過程的實現(xiàn)，總結利用ansys軟件進行有限元靜力分析和模態(tài)分析的一般步驟和規(guī)范，并建立相應的有限元分析工況。（4）對驅(qū)動橋殼進行靜態(tài)分析和模態(tài)分析，分析所得到的結果，通過對比驗證建立的有限元模型的合理性，得出具有工程參考價值的結論，總結使用 ansys分析計算時容易出現(xiàn)的問題及相關的解決辦法。 本章小結 本章節(jié)對汽車橋殼的分類、國內(nèi)外對橋殼研究情況作了簡要介紹，然后對有限元法理論和ansys軟件，本課題的研究意義以及主要研究內(nèi)容作了闡述。第二章 驅(qū)動橋殼幾何模型的建立 建立幾何模型是進行有限元分析工作的第一步，幾何模型既可以由 CAD軟件建立，也可以由有限元前后處理軟件直接建立?？紤]到驅(qū)動橋殼一般是由不規(guī)則曲面組成的復雜結構，本章應用 CAD 軟件 UG 建立某驅(qū)動橋殼的幾何模型，橋殼尺寸參數(shù)如下：壁厚 16mm，輪距 1830mm，板簧距 1040mm。 UG軟件介紹UG軟件是當前世界上最先進和緊密集成的、面向制造業(yè)的CAX（即CAD、CAE、CAM等的總稱）高端軟件。CAD（Computer Aided Design，計算機輔助設計）一般是指工程技術人員以計算機為輔助工具，完成產(chǎn)品的設計、工程分析、繪圖等工作，并達到提高產(chǎn)品設計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本的目的。CAE（Computer Aided Engineering，計算機輔助工程分析）也是以計算機為輔助工具，完成產(chǎn)品的結構分析、模態(tài)分析、運動仿真等工作，進而對產(chǎn)品的設計進行初步的評定和檢查。CAM（ 計算機輔助制造，Computer Aided Manufacturing）是在計算機輔助下完成從準備到產(chǎn)品制造整個過程的活動，包括工藝過程設計、工裝設計、NC自動編程、生產(chǎn)作業(yè)計劃、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等1。除上述之外，UG也很容易實現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新與開發(fā)。UG的產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)技術和手段，主要包括：全集成、全相關、前瞻性、數(shù)字樣機、快速反映機制和知識工程（KBE）這6個方面。其中全集成包括數(shù)據(jù)與系統(tǒng)集成、功能集成、過程集成、信息集成、企業(yè)集成；全相關是指不僅能在產(chǎn)品內(nèi)部保持尺寸大小的相關性，而且還具有結構形狀的相關，即幾何相關，更要具有過程相關；快速反應機制的具體方面有兩個：逆向工程（RP）技術與快速成型（RP）技術，前者是對產(chǎn)品進行空間三維測量以獲得海量數(shù)據(jù)并建立測量對象的數(shù)字模型；后者是利用數(shù)字模型快速建立對象的物理實體，用于評估、分析和作為模芯等。實現(xiàn)這些功能也是靠UG的各個模塊獨立并協(xié)同操作來完成。建立驅(qū)動橋殼的幾何模型時，根據(jù)驅(qū)動橋殼的結構和工作特點，在保持其力學性能不變的條件下，對橋殼結構進行了簡化：（1）將橋殼結構中的圓角簡化成直角，既有利于簡化建模，也有利于有限元模型建立過程中提取中截面，便于采用板殼單元進行網(wǎng)格劃分；（2）忽略掉加油口、放油口、固定油管和導線的金屬卡、橋殼中部的開口槽、板簧座處的中心孔等幾何特征[1617]；（3）假設半軸套管和驅(qū)動橋殼是一體的，不是裝配的；（4）簡化了受力小而又引起截面突變的部分，如忽略了半軸套管的臺階，將半軸套管視為等直徑的套管，忽略掉橋殼兩端軸承座處的臺階；（5）將一些不等厚的結構假設成等厚度的。本文在 UG中建立的橋殼模型由橋殼本體、兩個板簧座、兩個半軸套管組成，如圖 21 所示。 橋殼幾何模型建模過程。（1）新建模型，選擇毫米（mm）單位，名稱qudongqiaoke，如圖。輪距1830mm,板簧中心距1040mm，故創(chuàng)建一側輪胎及板簧中心平面，如圖 （2） 單擊 草圖 ，選擇xoy平面為基準平面，用圓、直線、圓角、快速修剪等命令繪制草圖，加尺寸約束，如圖。選擇鏡像命令，分別以x軸，y軸為鏡像中心鏡像曲線，得到得到橋殼本體草圖，如圖（3） 單擊完成草圖退出草圖模式，選擇拉伸命令，以所繪草圖為選擇曲線，開始距離80，結束距離80，體類型實體，得到實體如圖。選擇邊倒圓命令，將圖所示邊倒圓，半徑20，如圖 （4） 以所繪實體一端面為平面，單擊草圖命令，繪Φ=160mm的圓，如圖。退出草圖模式，拉伸該圓，開始值50，結束值220，體類型實體。（5） 選擇 插入—網(wǎng)格曲面—直紋面 命令，選擇相應曲線，對齊方式為根據(jù)點，在圓柱與橋殼實體間創(chuàng)建實體，如圖（6） 單擊草圖命令，選擇輪距平面，創(chuàng)建Φ=120 mm圓，再拉伸，抽殼，創(chuàng)建一側半軸套，如圖。 （7） 創(chuàng)建半軸套與橋殼本體連接草圖，如圖。再拉伸，結束選項選擇對象為半軸套端面，如圖（8） 以板簧中心距平面為草圖平面，創(chuàng)建板簧座截面草圖，如圖。以該草圖進行拉伸，開始結束值為60、60，如圖。鏡像板簧座如圖 （9） 鏡像半軸套、直紋面等實體，形成完整驅(qū)動橋殼實體。單擊求和命令，選擇所有實體，成為一個整體。（10） 單擊抽殼命令，要沖裁的面選擇橋殼兩端面，厚度16mm。（11） 單擊草圖命令，以xoy平面為基準平面，創(chuàng)建 Φ=420的圓。再拉伸該圓，開始結束選擇貫通，布爾選擇求差。 （12） 單擊求和命令，選擇所有實體，刀具體為板簧座體求和。驅(qū)動橋殼幾何模型創(chuàng)建完畢，如圖 本章小結本章首先介紹了三維建模軟件UG，論述了驅(qū)動橋殼幾何模型的簡化處理，并詳細論述了運用UG建立驅(qū)動橋殼幾何模型的過程，為驅(qū)動橋殼有限元分析做了準備。第三章 驅(qū)動橋殼靜力分析汽車驅(qū)動橋殼是汽車上的主要承載構件之一，其形狀復雜，而且汽車的行駛條件如道路情況、氣候條件及車輛的運動狀態(tài)等又是千變?nèi)f化的，因此要精確地計算汽車行駛時作用于橋殼各處應力的大小是很困難的。過去我們國家主要是靠對橋殼樣品進行臺架試驗和整車行駛試驗來考核其強度和剛度，有時還采用在橋殼上貼應變片的電測方法，使汽車在選定的典型路面上滿載行駛，以測定橋殼的應力。這些方法都是在橋殼有樣品的情況下才能采用，而且還都需要付出相當大的人力、物力和時間。 靜力分析概述靜力分析包括對結構的剛度和強度進行分析這兩方面。強度是指構件或零部件在確定外力作用下，不發(fā)生破裂或過量塑性變形，即構件或零件抵抗破壞的能力。強度是機械零件正常工作必須滿足的最基本要求。機械零件在工作時，不容許出現(xiàn)結構斷裂或者塑性變形，也不允許發(fā)生表面損壞。強度是指零件抵抗這類失效的能力。零件強度分體積強度和面積強度。前者是拉伸、壓縮、剪切、扭轉等涉及零件整個體積的強度。后者是指擠壓、接觸等涉及零件表面層的強度。在體積強度和接觸強度中，又可以各自分為靜強度和動強度。靜強度是指靜力時的強度；動強度是指動載荷作用下的強度。剛度分析是指構件或者零部件在確定的外力作用下，不發(fā)生彈性形變或位移不超過允許的范圍，即構件抵抗變形的能力。汽車在行駛過程中，受到的載荷情況是比較復雜的，其中彎曲和扭轉對驅(qū)動橋殼的壽命影響很大。如果驅(qū)動橋殼的剛度不足，就可能產(chǎn)生開裂的情況，影響整車的性能[15]。 靜力分析典型工況 驅(qū)動橋殼在行駛中受力情況比較復雜，承受的力主要有垂直力、切向力（牽引力和制動力）和側向力。計算時，我們通常將橋殼復雜的受力狀況簡化為三類典型工況：車輪承受最大鉛垂力（沖擊載荷工況）；車輪承受最大切向力（最大牽引力工況）；車輪承受最大側向力（滿載側滑臨界工況即側翻）。只要在這