基于ANSYS Workbench的FSAE车架有限元分析.pdf

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1、第51卷第4期V01．5lNo．4农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2013年4月April2013doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2013．004．006基于ANSYSWorkbench的FSAE车架有限元分析刁秀永，鲁植雄，钟文军，谢鹏(210031江苏省南京市南京农业；k学---r学院)[摘要]利用有限元方法对FSAE赛车车架进行静态强度以及运动学模态分析，运用三维软件CATIA建立车架CAD模型，通

2、过工程分析软件ANSYS对其进行静态强度和模态分析，获得车架在不同工况下的变形量和强度载荷及不同阶数的固有频率和振型，检验车架的结构是否合理，并为其改进提供依据。[关键词]FSAE；静态强度分析；模态分析；ANSYS／Workbench[中图分类号]U463．1[文献标志码]A[文章编号】1673—3142(2013)04—0022-05FiniteElementAnalysisofFSAERacingCarFrameBasedonAnsys／WorkbenchDiaoXiuyong，LuZhi

3、】【iong，ZhongWenjun，XiePeng(EngineeringCollege，NanjingAgriculturalUniversity，NanjingCity，JiangsuProvince210031，China)[Abstract]ThestaticstrengthanalysisandkinematicsmodalanalysisoftheframewasdiscussedbasedonFiniteElementTheoryinthepaper．First，theCADmo

4、deloftheframewassetupbythreedimensionsplotsoftwareCATIA，thenthestaticstrengthanalysisandkinematicmodalanalysisismadebyengineeringanalysissoftwareANSYS．Finally，thedeformationvalue，strengthloadindifferentconditionsandnaturalfrequencyandvibrationofdiffe

5、rentdegreesareachieved，thereasonabilityoftheframestructureistested，whichprovidestheregereneeforitsimprovement．[Keywords】FSAE；staticstrengthanalysis；modalanalysis；ANSYS／Workbench0引言车架是赛车各大总成的载体．是重要的受力部件。赛车高速行驶时受到来自路面的弯矩、扭矩等各种复杂载荷，以及路面和发动机激励产生的随机振动。车架性

6、能的好坏将直接影响整车的性能，因而在车架的设计过程中应确保车架有足够的强度、弯曲和扭转刚度，并且考虑车架的振动特性以避免各部件之间产生共振。以南京农业大学第2代FSAE赛车车架为例，借助有限元分析其强度、刚度以及模态等特性，为结构的改进设计提供理论依据。1车架有限元模型的建立1．1车架实体模型的建立建立准确、可靠的计算模型是应用有限元方法进行车架有限元分析的重要前提之一。ANSYSWorkbenchll]的CAD／CAE协同环境AWE(ANSYSWorkbenchEnvironment)能直接读

7、入各种CAD软件的模型零件。本文在研究过程中采用专业三维收稿日期：2012—12--07修回13期：2012—12—20项目来源：大学生国家创新型实践项目(项目编号：111030758)建模软件CATIA建立车架模型(图1)，建模过程中应注意以下几点。图1车架三维模型Fig．1Three-dimensionalmodelofframe1)车架模型必须符合大赛要求；2)杆件焊接点处应采用适当的合并方式进行处理，并对杆件进行坡口处理；3)对于不影响计算的结构应当舍去，如悬架与车架衔接的吊耳：4)应当

8、在模型中准确标注出载荷的施加位置。1．2材料选择以及网格划分车架材料选择4130结构合金钢。弹性模量为2．05E11Pa，泊松比为0．29，屈服强度为250MPa，强度极限480MPa。网格划分是有限元处理的主要工作。网格质量的好坏将直接影响计算结果。ANSYSWorkbench的网格划分是比较智能的，有第51卷第4期刁秀永等：基于ANSYSWorkbench的FSAE车架有限元分析23多重控制方法。本文采用实体单元，用Mesh中的AutomaticMethod对车架进行网格划分(图2)，共分成