基于ansys workbench的汽车横向稳定杆有限元分析

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1、基于ANSYSWORKBENCH的汽车横向稳定杆有限元分析沈登峰（江苏大学汽车与交通工程学院镇江江苏212013）摘要：本文根据车辆结构弹塑性分析与有限元这门课程的作业要求，选择某汽车的横向稳定杆作为研究对象，利用ANSYSWORKBENCH进行静力分析和疲劳分析。根据实际工程中横向稳定杆可能需要限制的边界条件以及受力，分析出其受力分布以及受力之后的变形以及预测其疲劳寿命。关键词：横向稳定杆，有限元，ANSYSWORKBENCH，静力，疲劳寿命Abstract:Accordingtotherequirementwhich

2、comesfromthecourseontheanalysisofvehiclestructureelastic-plasticandfiniteelement,，thepaperchoosesswaybarastheresearchobject,AnalysisisbasedonANSYSWORKBENCH.Accordingtotheforceandboundaryconditionsencounteredbycrankinpracticalproject，thepapercalculatesthestressdis

3、tribution，thedisplacementandfatiguelife.Keywords:SwayBar，Element,ANSYSWORKBENCH,Static,FatigueLife引言ANSYSWORKBENCH软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer,NASTRAN,I－DEAS,AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。软件主

4、要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、网格形式显示或输出。静力分

5、析用于计算那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或者部件上引起的位移，应力，应变和力。固定不变的载荷和响应是一种假定；即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。静力分析所施加的载荷包括：外部施加的作用力和压力、稳态的惯性力、位移载荷、温度载荷。疲劳分析是通过有限元的方式在设计阶段研究零件的预期疲劳程度，看其是否能满足使用要求，以此来降低生产成本。在分析时我们常采用软件计算零件的疲劳寿命、安全因数、疲劳敏感性等参数来评价其疲劳。1提出问题横向稳定杆是汽车悬架中的一种辅助弹性元件，它的作用是防止车身在转弯时发生过大的横向

6、侧倾，以此来防止汽车横向倾翻和改善平顺性。横向稳定杆是用弹簧钢制成的扭杆弹簧，形状呈“U”形，横置在汽车的前端和后端。杆身的中部，用套筒与车架铰接，杆的两端分别固定在左右悬架上。当车身只作垂直运动时，两侧悬架变形相同，横向稳定杆不起作用。当车身侧倾时，两侧悬架跳动不一致，横向稳定杆发生扭转，杆身的弹力成为继续侧倾的阻力，起到横向稳定的作用。在实际工况下，稳定杆常会受到大小不同的扭力作用，在某些部位会出现应力集中点，且随着受力次数的增加，稳定杆的某些部位会出现疲劳破坏。因此疲劳寿命是稳定杆设计时必须考虑的一个重要因素。本文

7、针对研制开发中的某型汽车的横向稳定杆进行了基于ANSYSWOEKBENCH仿真分析软件的静力分析和虚拟疲劳分析2分析问题1)先进行前处理。在UG中建立横向稳定杆的几何模型（图1），该模型采用扫略的建模方法。几何模型建立好后将其导入到ANSYSWORKBENCH中。其材料采用的是60Si2Mn，查表知其弹性模量为，泊松比为，密度为。图1UG中的几何模型2)进行网格划分。网格划分时采用的是扫略方法，并加上尺寸控制，设置六面体尺寸为10mm，最后网格划分效果如图2。图2网格划分模型3)施加约束与载荷。根据横向稳定杆的受力分析和

8、实际工况，在ANSYSWORKBENCH软件中，对横向稳定杆中间两个与套筒的连接面作位移约束，限制y轴及z轴的移动和转动。对横向稳定杆两端面施加大小为15mm，方向相反的位移载荷，如图3.图3载荷施加3解决问题前处理，网格划分，约束与载荷的施加都已经完成。最后进行静力分析与疲劳分析。结果如图所示。图4为应力分布图，其