【正文】 的工程實(shí)際問(wèn)題，為工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步起到了巨大的推動(dòng)作用。但是有限元法本身并不是一種萬(wàn)能的分析、計(jì)算方法，并不適用于所有的工程問(wèn)題。對(duì)于工程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，有限元法的使用取決于如下條件:產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)或制做樣機(jī)成本太高，實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而有限元計(jì)算能夠有效地模擬出實(shí)驗(yàn)效果、達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?jì)算成本也遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)成本時(shí)，有限元法才成為一種有效的選擇。有限元法經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，其基本的數(shù)值算法都已經(jīng)固定下來(lái)，商業(yè)化的軟件也超過(guò)1000種。在這些大大小小的有限元軟件中，其基本的、核心的算法都是一樣的，沒(méi)有太大的不同，甚至很多軟件核心部分的代碼都是相同的，它們主要的不同表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面。 有限元法求解問(wèn)題，概括起來(lái)可以分為以下幾個(gè)步驟: (l)計(jì)算對(duì)象的離散化:將要分析的計(jì)算模型分割成有限個(gè)單元，單元之間設(shè)置連接節(jié)點(diǎn)，并使相鄰單元的有關(guān)參數(shù)具有一定的連續(xù)性，然后構(gòu)成單元集合體以代替原計(jì)算對(duì)象，并將彈性體邊界約束用邊界上節(jié)點(diǎn)約束去代替。 (2)單元分析:即用固體力學(xué)理論研究單元的性質(zhì)，從建立單元位移模式入手，導(dǎo)出計(jì)算單元的應(yīng)變、應(yīng)力、單元?jiǎng)偠染仃嚭蛦卧刃Ч?jié)點(diǎn)載荷向量的計(jì)算公式，討論單元平衡條件，建立單元節(jié)點(diǎn)力與節(jié)點(diǎn)位移之間的關(guān)系。 (3)建立單元位移模式 為了描述單元體內(nèi)任一點(diǎn)的位移，必須對(duì)單元中位移的分布做出一定的假設(shè)，也就是假定位移是坐標(biāo)的某種簡(jiǎn)單函數(shù)，這種函數(shù)稱為位移模式或插值函數(shù)。，其原因是多項(xiàng)式的數(shù)學(xué)運(yùn)算比較方便，并且由于所有函數(shù)的局部都可以用多項(xiàng)式逼近。至于多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)和階次的選擇，則要考慮倒單元的自由度和解的收斂性要求。對(duì)協(xié)調(diào)單元應(yīng)滿足相容性和完備性要求。一般來(lái)說(shuō)，多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)應(yīng)等于單元的自由度數(shù)，它的階次應(yīng)包括常數(shù)項(xiàng)和線性項(xiàng)等。 通過(guò)前一章的計(jì)算，本次設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)在賽車制動(dòng)系能上達(dá)到了要求，但在材料性能上，由于受力點(diǎn)復(fù)雜，很難通過(guò)普通計(jì)算得出結(jié)論，因此，必須借助軟件進(jìn)行受力分析，以檢測(cè)強(qiáng)度是否滿足要求。（1） 首先是將事先做好的ProE模型轉(zhuǎn)換成三維軟件通用的igs格式，然后導(dǎo)入Ansys中，對(duì)其基本屬性進(jìn)行設(shè)定，這里設(shè)定踏板的材料為強(qiáng)度高的7075鋁合金，平衡桿和推桿受力大選用結(jié)構(gòu)鋼，這三個(gè)部件是此次受力分析的主要目的。（2） 網(wǎng)格劃分，理論上網(wǎng)格劃分越細(xì)越好，網(wǎng)格劃分的越小，受力分析越精確，但，必須保證劃分的網(wǎng)格形狀均勻。這里取值5mm，劃分結(jié)果如圖61，從圖可見(jiàn)，網(wǎng)格劃分的形狀相似，均為三角型網(wǎng)格，未出現(xiàn)其他形狀，此次網(wǎng)格劃分是符合精度要求的。 圖61 網(wǎng)格劃分結(jié)果在網(wǎng)格劃分之后，對(duì)其進(jìn)行固定和施加載荷，選擇底面為固定面，踏板面為載荷施加面。首先對(duì)其施加200N的力觀察一下受力情況。如圖62，從圖中可以看到，當(dāng)施加200N力時(shí)，受力穩(wěn)定，無(wú)任何明顯變形 圖62 200N時(shí)受力分析（3） 由于此次設(shè)計(jì)，設(shè)定最大的踏板力為500N，雖然實(shí)際制動(dòng)不需要這么大的力，但為防止意外，這里主要測(cè)試當(dāng)踩踏力為500N時(shí)，是否符合要求 圖63 未施加時(shí)狀態(tài) 圖64 500N受力分析圖 圖65 500N，受力變形圖如圖63到65，施加500N的踩踏力之后，制動(dòng)系統(tǒng)的受力變化，從上圖可知，制動(dòng)系統(tǒng)的主要受力部位為平衡桿和推桿，推桿的最大受力部位為調(diào)節(jié)部位，結(jié)合圖64的材料屈服極限，此次使用的是普通碳素鋼，其最小的屈服強(qiáng)度為213Mpa，由此可見(jiàn)，本次設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)在材料的的受力上滿足要求。 圖64 常用材料的屈服極限本次制動(dòng)設(shè)計(jì)，通過(guò)以上計(jì)算和軟件分析可以得到這樣的結(jié)論，此次設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)最大受力位置在平衡桿上，同時(shí)主缸推桿也是一個(gè)主要受力部位，因此，這兩個(gè)部件的挑選高強(qiáng)度材料。雖然在要求上已經(jīng)達(dá)到了FSAE組委會(huì)的得要求，但在設(shè)計(jì)體積上還是相對(duì)大了一些，由于受到制動(dòng)主缸等實(shí)際材料的的限制，通過(guò)之前的計(jì)算，這種大型的主缸以遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足制動(dòng)的要求，對(duì)于FSAE賽車來(lái)說(shuō)還是有些多余，因此下屆的設(shè)計(jì)首先要找到合適的主缸。其次，在上面的受力分析圖中，我們可以看到雖然在踩踏過(guò)程中制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)被觸發(fā)，但其下端由于踏板的緣故還是受到了不小的力作用，這個(gè)力作用雖然不大，但制動(dòng)燈觸發(fā)開(kāi)關(guān)材質(zhì)是塑料，長(zhǎng)時(shí)間受力后，必定會(huì)受到損壞，因此對(duì)于制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)的布置可以進(jìn)行優(yōu)化。 主要參考文獻(xiàn)[ 1 ] 西華大學(xué)，F(xiàn)SAE制動(dòng)設(shè)計(jì)報(bào)告，城市汽車，2011年07期.[ 2 ] 唐應(yīng)時(shí)，F(xiàn)SAE賽車性能仿真與優(yōu)化，計(jì)算機(jī)仿真，2010年05期. 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