【正文】 業(yè)設(shè)計說明書 19 盡管可能面對 不同 的 物理性質(zhì) 或者復(fù)雜的 數(shù)學(xué)模型 時 ， 但是 有限元 方法 的基本 思路 是相同的， 僅僅是在 具體公式推導(dǎo) 或者 運算求解不同。 第二步：求解域離散化： 在確定定義域之后，該做的就是有限元的網(wǎng)格劃分，也就是把 求解域 劃分為 具有相同的 大小和 形狀 ， 并且 彼此相連 的 單元組成的離散域 。選擇什么樣的網(wǎng)格是一個很有技術(shù)性的問題，也是核心技術(shù)之一 。 第 四步：單元推導(dǎo) ，為 單元構(gòu)造一個 恰當(dāng) 的近似解，其中 包括 單元坐標(biāo)系 的合理選擇 ，單元試函數(shù) 的構(gòu)造 以及一些推導(dǎo) 等環(huán)節(jié) 。 第六步：聯(lián)立方程組 并對 結(jié)果 進(jìn)行 解 釋 ， 有 限元法最終 要 建立 聯(lián)立方程組 。 有限元分析 大體是有 前置處理、計算求解和后置處理 三個環(huán)節(jié)組成的 。 有限元分析的優(yōu)點 有限元分析法已經(jīng)很廣泛的應(yīng)用于 工程實際問題分析，即包括機構(gòu)分析，也包括非結(jié)構(gòu)分析。 ② 可以很容易的處理分析一般的載荷情況。 ④ 可以處理數(shù)量不受限制的和各種類型的邊界條件 ， 單元的尺寸根據(jù)需求可發(fā)生河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 20 變化，如果必要 可采用 小單元 。 為各種工程問題提供了簡便的模擬計算方法。 在 CAE 工程技術(shù)領(lǐng)域 , Hypermesh 以 所具有的強大的有限元網(wǎng)格劃分前處理功能得到了廣大用戶的喜愛 。Hypermesh 具有強大的 有限元前 后處理工具， 可以大幅度的 提高有限元分析工作的質(zhì)量和效率 ，尤其對于初接觸有限元分析的軟件者具有非?，F(xiàn)實的意義，這也是選擇此軟件的原因。其他很多有限元前處理軟件 則不然， 對于一些 結(jié)構(gòu) 復(fù)雜模型在讀取數(shù)據(jù)時候， 往往會等很久 ， 不能夠成功導(dǎo)入模型 是其它軟件經(jīng)常遇到的情況 ，這樣 不但 的 CAE 分析工作無法進(jìn)行 ，前面的努力還會前功盡棄得不償失。 hypermesh 的優(yōu)勢 Hypermesh 相比于其它有限元軟件在前處理環(huán)節(jié)極為優(yōu)秀，以下是其具有的五大優(yōu)勢： 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 21 一： 特殊的分析結(jié)果優(yōu)勢 : 。 直接輸入 CAD 幾何模型。 。 二 :接口 與 幾何模型 的 整理 ， 可以直接把已經(jīng)生成的三維實體模型導(dǎo)入到 Hypermesh 中， 導(dǎo)入模型的質(zhì)量往往都還是挺高的 ，基本上 不用 對模型進(jìn)行修復(fù)， 方便了對模型的處理 工作 。 四： 提供完備后處理功能 ， 具有完善的可視化功能， 這特性結(jié)合 良好 的用戶界面 可以幫助用戶迅速 找到問題所在， 并且 縮短評估結(jié)果 過程 。這樣可以很方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)文件的管理，可以大大提高分析效率。 運用 hypermesh 軟件進(jìn)行有限元分析往往后面的步驟：導(dǎo)入文件（ HD,CAD,FEM） ，設(shè)置模板，幾何清理，建立材料卡片，建立幾何單元集，劃分單元，單元檢查與優(yōu)化，建立載荷集，施加載荷集，建立載荷工況，設(shè)置計算參數(shù)輸出有限元文件，求解器求解，進(jìn)行后處理。 這些內(nèi)容都屬于靜態(tài)應(yīng)力分析的內(nèi)容 ,hypermesh 軟件針對此版塊采用的是自帶的 optistruct 求解，靜態(tài)的應(yīng)力分析流程可如下： 導(dǎo)入 optistruct 模塊，建立網(wǎng)格材料組件，建立網(wǎng)格單元組件，建立約束組件施加約束，建立邊界條件組件，施加邊界條件，建立工況，提交計算進(jìn)行求解，導(dǎo)入 RES 文件，看結(jié)果。 材料彈性模量： MPaE ?? ；泊松比： ?? ；密度： 36 / mmkg???? 所 謂彎曲工況是車輛的四個輪胎在同一水平面時的靜 力工況。這種情況下， 車輪是都著地的，都可以提供力的支撐， 表現(xiàn)在 hypermesh 中即車架的地面完全約束。 彎曲載荷是由車架自身質(zhì)量和外加質(zhì)量產(chǎn)生的載荷。根據(jù)任務(wù)書的要求，我們得知水泥車的最大滿載質(zhì)量為 38760Kg. 在處理載荷的時候，載貨汽車的貨物載荷一般處理為均布載荷， 可以將乘客處理成集中載荷，也可以處理成均布載荷 ，我們的散裝水泥車在正常情況下自然是按均布載荷處理 . 得到的應(yīng)力云圖如下所示： 在 圖 42 中，我們看到受到的應(yīng)力最大為 +02，即 ,小于最低的材料屈服強度 235MPa. 得到的應(yīng)變云圖如下圖所示： 圖 42 彎曲工況應(yīng)力圖 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 24 在 圖 43 中，我們看到 受到的應(yīng)變最大為 +00，即 最大形變?yōu)?,符合 設(shè)計的 要求。 汽車的一種復(fù)雜路面上的一種狀態(tài)，尤其是不平坦的狀況。 約束的基本位置是不變的，但是汽車發(fā)生扭轉(zhuǎn)工況，也就是存在基本的位置懸空， .表現(xiàn)在 hypermesh 中即釋放完全固定時的自由度即可。 得到的應(yīng)力云圖如下所示： 在此圖中，我們可以讀出受到的最大應(yīng)力為 +01，即 ,小于 235MPa,圖 44 扭轉(zhuǎn)工況載荷約束圖 圖 45 扭轉(zhuǎn)工況應(yīng)力圖 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 26 滿足設(shè)計的要求。 圖 46 扭轉(zhuǎn)工況應(yīng)變云圖 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 27 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計利用 UG 建立了 散裝水泥半掛運輸車車架 的三維模型，并用hypermesh 對該模型進(jìn)行了有限元分析，其中包括在 均布載荷的作用下的彎曲工況和扭轉(zhuǎn)工況，具體表現(xiàn)為應(yīng)力和應(yīng)變云圖 。 在靜力分析過程中，通過對車架施加載荷和設(shè)定 約束，模擬了車架 在實 際工作過程中的受力情況，并通過軟件分析得出彎曲和扭轉(zhuǎn) 的有關(guān)數(shù)據(jù) ，所受的應(yīng)力最大才為,小于材料的屈服強度 235MPa,還具有很多提升空間 。 本課題中主要是完成了兩項工作：三維建模和有限元分析 。主要表現(xiàn)在：建模完成之后 ，但是把模型導(dǎo)入 hypermesh 中以后會出現(xiàn)各種各樣的問題， 陰影瑕疵之類的，這些問題只能通過模型的簡化來解決，至今依然不是很清楚為什么 ，說明自己在軟件應(yīng)用領(lǐng)域還存在明顯的不足 。 一開始想當(dāng)然的想要釋放其中一半，這樣做出來的結(jié)果不僅加強梁處出現(xiàn)較大的應(yīng)力應(yīng)變集中，更重要的是不符合實際的情況，經(jīng)過查文獻(xiàn)之后，確定釋放左前輪附近約束和右后輪附近約束，在這個過程中如果不是第一種方法出現(xiàn)問題，做的結(jié)果就會很不嚴(yán)謹(jǐn)。 通過本次畢業(yè)設(shè)計也鍛煉了自己的學(xué)習(xí) 能力， 軟件的安裝和應(yīng)用水平也有所提高，通過和老師交流學(xué)習(xí)，學(xué)到了不少以前課本上沒有學(xué)到的東西，為自己以為將來的學(xué)習(xí)和工作 打下了進(jìn)一步的 基礎(chǔ)。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 28 參 考 文 獻(xiàn) [1] 袁光濤 .半掛車的設(shè)計要點與注意事項 [J].商用汽車 ,2020（ 6）： 108～ 110 [2] 劉軍云 .半掛車設(shè)計中幾個重要參數(shù)的確定與選擇 [J]. 商用汽車， 1999（ 5）： 46～48 [3] 葉波 ,鄭強 .半掛車軸荷分配優(yōu)化設(shè)計 [J].十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 ,2020（ 2）： 56～57 [4] 韋天升 .半掛車縱梁焊接中的缺陷成因和修復(fù)方法 [J].企業(yè)科技與發(fā)展 ,2020（ 18）： 93～ 94 [5] 張海鷹 .半掛車縱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方法探討 [J].林業(yè)機械與木工設(shè)備 ,2020（ 12）： 25～27 [6] 賈巖 ,母春秀 .[道路車輛外廓尺寸軸荷及質(zhì)量限值 ]標(biāo)準(zhǔn)解讀 [J].重型汽車 ,2020(3):35～ 36 [7] 鐘吉林 . 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