轮毂有限元分析说明书

汽车轮毂有限元分析第⼆章理论基础与模型建⽴2.1 有限元技术及UG软件2.1.1 有限元法基本原理计算机辅助⼯程CAE(Computer Aid2ed Engineering) 指⼯程设计中的分析计算与分析仿真, ⽽有限元法FEM( FiniteElement Method)是计算机辅助⼯程CAE中的⼀种, 另外CAE还包含了边界元法BEM(Boundary Element Method) 和有限差分法FDM( Finite Difference Method) 等。

这⼏种⽅法各有其优缺点, 各有其应⽤领域,但有限元法的应⽤最⼴。

有限元法是求解数理⽅程的⼀种数值计算⽅法，是将弹性理论、计算数学和计算机软件有机结合在⼀起的⼀种数值分析技术，是解决⼯程实际问题的⼀种有⼒的数值计算⼯具。

有限元是⼀种离散化的数值⽅法。

离散后的单元与单元间只通过节点相联系, 所有⼒和位移都通过节点进⾏计算。

对每个单元选取适当的插值函数,使得该函数在⼦域内部、⼦域分界⾯上(内部边界) 以及⼦域与外界分界⾯(外部边界) 上都满⾜⼀定的条件。

然后把所有单元的⽅程组合起来, 就得到了整个结构的⽅程。

求解该⽅程,就可以得到结构的近似解。

离散化是有限元⽅法的基础。

必须依据结构的实际情况,决定单元的类型、数⽬、形状、⼤⼩以及排列⽅式。

这样做的⽬的是将结构分割成⾜够⼩的单元,使得简单位移模型能⾜够近似地表⽰精确解【13】。

因次它可以对各种类型的⼯程和产品的物理⼒学性能进⾏分析、模拟、预测、评价和优化,以实现产品技术创新, 故已⼴泛应⽤于各种⼒学、电学、磁学及很多结合学科领域; 同时, 由于它能够处理耦合问题, 使得其有更⼤的应⽤前景。

你可以从专业的⾓度理解有限元:包括变分原理、等效积分和加权余量法等, 也可以从直观的意义上理解有限元: 把连续体划分为⾜够⼩的单元, 这些单元通过节点和边连接起来,通过选择简单函数(⽐如线形函数) 来近似表达位移或应⼒的分布或变化, 从⽽得到整个连续体物理量的分布和变化【14】。

《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》篇一一、引言铝合金轮毂以其轻量化、高强度和良好的抗腐蚀性等特点，在现代汽车工业中得到了广泛应用。

了解铝合金轮毂的力学性能和通过有限元分析（FEA）进行结构优化，对于提升汽车性能、保障行车安全具有重要意义。

本文将探讨铝合金轮毂的力学性能及其有限元分析方法。

二、铝合金轮毂的力学性能1. 轻量化与高强度铝合金轮毂的主要优点之一是其轻量化与高强度。

铝合金材料具有较低的密度，能够有效降低汽车整车的重量，从而提高燃油经济性。

同时，其高强度保证了轮毂在承受重载和冲击时能够保持结构的完整性。

2. 抗腐蚀性铝合金具有良好的抗腐蚀性，能够抵抗潮湿、盐雾等恶劣环境的侵蚀，延长了轮毂的使用寿命。

此外，铝合金轮毂的表面处理技术如喷涂、电镀等也能进一步提高其抗腐蚀性能。

三、铝合金轮毂的有限元分析有限元分析是一种有效的工程分析方法，可以用于研究铝合金轮毂的力学性能和结构优化。

通过建立轮毂的三维模型，并利用有限元软件进行网格划分、材料属性定义、边界条件设定等步骤，可以对轮毂进行详细的力学分析。

1. 网格划分与材料属性定义在有限元分析中，首先需要对轮毂进行网格划分，将轮毂划分为若干个小的有限元单元。

然后根据铝合金的材料属性，如弹性模量、泊松比、屈服强度等，为每个单元赋予相应的材料属性。

2. 边界条件设定与加载在有限元分析中，需要设定边界条件，如约束、载荷等。

约束条件通常根据轮毂在实际使用中的固定方式来设定。

载荷则包括轮毂承受的重力、离心力、风阻等。

通过施加这些边界条件，可以模拟轮毂在实际使用中的受力情况。

3. 力学性能分析通过对轮毂进行有限元分析，可以得到其在各种工况下的应力、应变、位移等力学性能参数。

这些参数可以帮助我们了解轮毂的承载能力、刚度、抗疲劳性能等，为结构优化提供依据。

四、结构优化与改进通过有限元分析得到的力学性能参数，可以对铝合金轮毂的结构进行优化和改进。

例如，可以通过调整轮毂的厚度、形状、加强筋的位置和数量等，来提高其承载能力和抗疲劳性能。

《铝合金轮毂的有限元分析》篇一一、引言铝合金轮毂以其轻量化、耐腐蚀和良好的造型设计等特点，在现代汽车制造领域得到了广泛应用。

为了确保其设计、制造和使用的可靠性和安全性，有限元分析（FEA）技术被广泛应用于铝合金轮毂的力学性能评估。

本文将通过有限元分析的方法，对铝合金轮毂的力学性能进行深入研究。

二、铝合金轮毂的有限元模型建立1. 模型简化与假设在建立铝合金轮毂的有限元模型时，我们首先对实际结构进行适当的简化，忽略微小细节和次要因素。

同时，我们假设材料具有各向同性的特性，并遵循胡克定律。

2. 材料属性定义铝合金轮毂的材料属性包括弹性模量、泊松比、屈服强度等。

这些参数将直接影响有限元分析的准确性。

因此，在分析前需准确获取这些材料属性。

3. 网格划分网格划分是有限元分析的关键步骤。

我们采用合适的网格尺寸和类型，对铝合金轮毂进行网格划分，确保模型的准确性和计算效率。

三、铝合金轮毂的有限元分析方法1. 边界条件设定在有限元分析中，我们需要设定合理的边界条件，包括约束、载荷等。

这些边界条件将直接影响分析结果的准确性。

2. 静力学分析静力学分析是评估铝合金轮毂在静态载荷下的力学性能的重要手段。

我们通过施加力、压力等载荷，分析轮毂的应力分布、变形等情况。

3. 动力学分析动力学分析则用于评估铝合金轮毂在动态载荷下的力学性能。

我们通过模拟不同工况下的振动、冲击等动态载荷，分析轮毂的动态响应和疲劳寿命。

四、结果与讨论1. 静力学分析结果静力学分析结果显示，铝合金轮毂在承受静态载荷时，应力主要集中在轮辐与轮盘的连接处以及轮辐与轮毂边缘的过渡区域。

通过对比不同设计方案的应力分布情况，我们可以找出最优设计方案，以提高轮毂的承载能力和使用寿命。

2. 动力学分析结果动力学分析表明，铝合金轮毂在受到动态载荷时，会产生一定的振动和变形。

通过分析轮毂的动态响应和疲劳寿命，我们可以评估其在实际使用过程中的可靠性和安全性。

同时，我们还可以通过优化设计，降低轮毂的振动和疲劳损伤，提高其使用寿命。

《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金轮毂因其轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，逐渐成为现代汽车的重要部件。

了解铝合金轮毂的力学性能及进行有限元分析，对于提高其设计水平、优化结构、增强安全性能具有重要意义。

本文将重点探讨铝合金轮毂的力学性能及有限元分析方法。

二、铝合金轮毂的力学性能1. 强度与刚度铝合金轮毂的强度和刚度是评价其力学性能的重要指标。

铝合金材料具有较高的屈服强度和抗拉强度，使得轮毂在承受载荷时能够保持较好的稳定性。

此外，铝合金轮毂的刚度也较高，能够有效地抵抗弯曲和扭曲变形。

2. 耐疲劳性能铝合金轮毂在使用过程中需要承受周期性载荷，因此其耐疲劳性能尤为重要。

铝合金材料具有良好的耐疲劳性能，能够在长期使用过程中保持较好的机械性能。

此外，通过合理的结构设计，可以进一步提高铝合金轮毂的耐疲劳性能。

3. 抗冲击性能铝合金轮毂在行驶过程中可能会受到意外冲击，因此其抗冲击性能也是评价其力学性能的重要指标。

铝合金材料具有较好的吸能和缓冲性能，能够在受到冲击时吸收部分能量，减少对轮毂本身的损伤。

三、铝合金轮毂的有限元分析有限元分析是一种有效的工程分析方法，可以用于研究铝合金轮毂的力学性能。

通过建立轮毂的三维模型，并利用有限元软件进行网格划分、材料属性赋值、边界条件设定等操作，可以实现对轮毂的力学性能进行仿真分析。

1. 网格划分与材料属性赋值在有限元分析中，首先需要对轮毂进行网格划分，将轮毂离散化为有限个单元。

然后，为每个单元赋予铝合金材料的属性，如弹性模量、密度、泊松比等。

这些属性将直接影响有限元分析的结果。

2. 边界条件设定与加载在有限元分析中，需要设定轮毂的边界条件，如约束轮毂的旋转自由度等。

然后，在轮毂上施加载荷，如径向力、侧向力等。

这些载荷将用于模拟轮毂在实际使用过程中的受力情况。

3. 仿真结果分析与优化设计通过有限元分析软件进行计算，可以得到轮毂在各种工况下的应力、应变、位移等结果。

《铝合金轮毂的有限元分析》篇一一、引言铝合金轮毂是现代汽车工业中广泛应用的重要部件之一。

随着汽车行业的飞速发展，对于车辆轻量化、耐用性和安全性的要求也日益提升。

因此，铝合金轮毂以其优良的物理性能和经济性得到了广大制造商的青睐。

然而，在实际使用中，铝合金轮毂的设计和生产需要充分考虑其复杂的工作环境和各种潜在风险。

因此，采用有限元分析（FEA）对铝合金轮毂进行性能分析和优化显得尤为重要。

二、铝合金轮毂的有限元模型建立1. 材料属性定义在有限元分析中，首先需要定义铝合金轮毂的材料属性。

这包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度等关键参数。

这些参数将直接影响模型的力学性能和应力分布。

2. 几何模型建立根据铝合金轮毂的实际几何形状和尺寸，建立精确的几何模型。

在建模过程中，应充分考虑轮毂的复杂结构和细节特征，以确保分析的准确性。

3. 网格划分将几何模型划分为适当的网格是有限元分析的关键步骤。

网格的划分应考虑到计算精度和计算效率的平衡，确保在关键区域有足够的网格密度。

三、铝合金轮毂的有限元分析1. 载荷和边界条件设置在有限元分析中，需要设置载荷和边界条件。

载荷包括车辆行驶过程中的惯性力、摩擦力等；边界条件则涉及到轮毂与轮胎的连接方式、约束等。

这些条件的设置将直接影响分析结果的准确性。

2. 应力分析通过有限元分析，可以获得铝合金轮毂在各种工况下的应力分布情况。

这包括静态应力、动态应力以及交变应力等。

分析结果将有助于评估轮毂的强度、刚度和耐久性。

3. 模态分析模态分析可以获取铝合金轮毂的振动特性，如各阶模态频率和振型。

这对于评估轮毂在复杂工作环境下的动态性能具有重要意义。

四、结果与讨论通过对铝合金轮毂的有限元分析，可以得到以下结论：1. 铝合金轮毂在各种工况下的应力分布情况，为优化设计提供依据；2. 模态分析结果有助于了解轮毂的动态性能，为降低振动和噪声提供参考；3. 通过对比不同设计方案的有限元分析结果，可以找到最优的设计方案，提高轮毂的性能和寿命；4. 有限元分析还可以用于评估铝合金轮毂在复杂工作环境中的潜在风险，为生产制造提供有力支持。

轮子受力分析1、问题描述如图4-92所示为轮子的2D平面图，该轮基本尺寸均为英寸，中间筋板上的孔有8个，圆周分布。

现要分析该轮仅承受Y轴旋转角速度的作用下，轮的受力及变形情况。

已知角速度为w=525rad/s,材料属性为弹性模量E=30X 106psi,泊松比为0.3,密度为 0. 00073 lb/in3o2、建模思路由于轮子的对称性，只要分析其中的1/8即可。

这是一个3D问题，由于其复杂性，有必要采用自由网格划分和映射网格划分相结合，不能采用2D网格拖动生成3D网格。

首先要建立3D模型，然后进行分割，使其中的一部分模型能够采用映射网格方式划分，其余部分可以自由网格方式划分。

对划分网格部分的连接处进行网格转换，并施加对称约束和角速度。

对其求解分析，输出结果。

3、操作步骤（1）定义工作文件名和工作标题①定义工作文件名：执行Utility Menu > F订e > Change Jobname命令在对话框中输入"Wheel Anal v并选择【New log and error Mies】复选框，单击OK按钮。

②定义工作标题：Utility Menu > F订e > Change Title,在对话框中输入"The Stress calculating of Wheel by angular velocity单击 OK 按钮。

③重新显示：：Utility Menu > Plot > Reploto④关闭三角坐标符号：Utility Menu > PlotCtrls > Windows Controls > Windows Options,在对话框中的u Location of triad”下拉列表框中选择“Not Shown",单击OK按钮。

(2)定义单元类型及材料属性①选择单元类型：Main Menu > Preprocessor > Element Type >Add/Edi t/Delete,在［Element Type］对话框中单击 Add...按钮，在之后的［Labrary of Element Type］对话框中选择"Sbuctural Solid” 和“Brick 8node45”选项，单击Apply按钮,选择u Brick 20node95”,单击Ok按钮，然后单击Close按钮。

《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金轮毂因其轻量化、耐腐蚀性以及良好的成形性能等优势，已经成为了现代汽车制造业的标配。

为了更全面地理解铝合金轮毂的力学性能和其在各种条件下的应力分布，有限元分析（FEA）已成为不可或缺的辅助手段。

本文旨在研究铝合金轮毂的力学性能及其在有限元分析中的应用。

二、铝合金轮毂的力学性能铝合金轮毂的力学性能主要体现在其抗拉强度、屈服强度、冲击韧性以及疲劳强度等方面。

这些性能的优劣直接决定了轮毂的安全性和使用寿命。

1. 抗拉强度和屈服强度：铝合金的抗拉强度和屈服强度是衡量其抵抗外力破坏能力的关键指标。

铝合金轮毂通常需要具备较高的抗拉和屈服强度，以保证在高速行驶和复杂路况下不会发生断裂或变形。

2. 冲击韧性：冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时吸收能量并保持其完整性的能力。

铝合金轮毂需要具备良好的冲击韧性，以应对突发情况如碰撞等。

3. 疲劳强度：由于轮毂需要长期承受车辆重力和路面反作用力等循环载荷，因此其疲劳强度也是一项重要的力学性能指标。

优质的铝合金轮毂应具备较高的疲劳强度，以延长其使用寿命。

三、有限元分析在铝合金轮毂中的应用有限元分析（FEA）是一种通过数值计算方法对实际物理系统进行模拟的技术。

在铝合金轮毂的设计和优化过程中，有限元分析具有重要的应用价值。

1. 模型建立：首先，根据铝合金轮毂的实际尺寸和结构，建立精确的有限元模型。

模型中需要考虑轮毂的材料属性、边界条件以及载荷情况等因素。

2. 材料属性定义：在有限元模型中，需要定义铝合金的材料属性，如弹性模量、泊松比、密度、抗拉强度、屈服强度等。

这些属性将直接影响有限元分析的结果。

3. 载荷和边界条件设置：根据实际工作情况，设置轮毂所受的载荷和边界条件。

如车辆重力、路面反作用力、轮胎与轮毂之间的摩擦力等。

4. 求解和分析：通过求解有限元方程，得到轮毂在各种工况下的应力、应变、位移等结果。

《铝合金轮毂的有限元分析》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金轮毂因其轻量化、高强度、良好的抗腐蚀性等优点，在汽车行业中得到了广泛的应用。

然而，轮毂作为汽车的重要部分，其结构和性能对汽车的行驶稳定性和安全性具有重要影响。

因此，对铝合金轮毂的结构进行准确的分析和优化显得尤为重要。

本文通过有限元分析方法，对铝合金轮毂的结构性能进行了深入的研究。

二、铝合金轮毂的有限元模型建立1. 模型简化与假设在进行有限元分析前，需要对铝合金轮毂的实体模型进行简化。

简化过程中，我们假设轮毂的材料是均匀且各向同性的，忽略微小的不规则形状和细节。

同时，我们忽略了轮毂制造过程中的工艺影响，如铸造缺陷、热处理不均等。

2. 网格划分在有限元分析中，网格的划分对分析结果的准确性具有重要影响。

我们采用高精度的四面体网格对铝合金轮毂进行划分，确保在关键部位如轮辐、轮缘等处的网格足够细密。

3. 材料属性定义铝合金轮毂的材料属性包括密度、弹性模量、泊松比、屈服强度等。

这些参数的准确设定对分析结果的准确性具有重要影响。

我们通过实验测定和文献查阅，获取了准确的材料属性。

三、有限元分析过程1. 边界条件设定在有限元分析中，边界条件的设定是关键的一步。

我们根据实际情况，设定了轮毂的约束条件和载荷条件。

如，轮毂与轴承的接触部位设定为固定约束，而轮毂所受的力则通过力载荷或压力载荷的方式进行施加。

2. 应力与应变分析通过有限元分析软件，我们对铝合金轮毂进行了应力与应变分析。

在各种工况下，如制动、加速、转弯等，对轮毂的应力与应变进行了详细的计算和分析。

通过分析结果，我们可以清楚地看到轮毂的最大应力和应变位置，为优化设计提供依据。

四、结果与分析1. 应力与应变分布情况通过对铝合金轮毂的有限元分析，我们得到了其应力与应变的分布情况。

结果显示，轮毂在制动等工况下，应力主要集中在轮辐和轮缘的交界处，而应变则主要发生在轮缘部位。

这为我们提供了优化设计的方向。

摘要轮毂是风力发电机中连接主轴和叶片的关键部件,承担抵抗风载、传递转矩的作用，对轮毂进行精确的强度分析尤为重要。

采用联合分析的方法，利用UG软件和ANSYS有限元分析软件对风力发电机轮毂进行了强度计算和受力分析。

通过UG软件作出轮毂的模型图，根据作图的方法和步骤对模型图进行了参数化设计。

并将UG 模型图转化成CATTA格式再导入ANSYS分析软件中进行有限元分析。

分析结果表明：该方法能够比较准确地反映轮毂受力和变形情况，与理论估算相比具有计算精确、轮毂结构布局合理、重量轻、修改方便等优点。

关键词:风力发电机；轮毂；有限元；参数化；网格AbstractHub is a key component linking principal axis with vane in wind turbines , bearing wind load and delivering torsion. Therefore , it is important to analyze accurately strength of the hub. Joint analysis, using UG software, and ANSYS finite element analysis software for wind turbine wheel and the mechanical analysis of the strength calculation. Made through the UG software model of the wheel, according to the method of mapping and the steps carried out on the model of the design parameters. UG model and into a format and then import CATTA analysis software ANSYS finite element analysis carried out. The results show that: the method to more accurately reflect the wheel force and deformation, compared with the theoretical calculation of accurate estimates, a reasonable wheel structure, light weight,convenient modification.The stress distribution of the hub in the SU T21000 wind turbine was calculated using BLADE and AN SYS software. The ultimate loads of the hub were obtained based on IEC standard and an equivalent model was built by multipoint constraint element s and equivalent simplified technology in analysis. The stress of the bolt was also checked. The analysis result s indicate that the hub and bolt s satisfy technical requirements. Experimental results show that the proposed scheme is valid and has the advantages of precisely optimizing structure and light weight compared with theoretical method.Key words : Wind generators; wheel; finite element method; parameter; grid目录引言 (4)第一章风力发电机及轮毂简介 (6)1.1 风力发电机 (6)1.2 轮毂 (8)第二章轮毂的参数化设计 (9)2．1 利用基本特征参数化建模 (9)2．2 利用草图辅助参数化建模 (10)2．3 基于特征定义和UG/OPEN GRIP的参数化建模 (11)2.3.1 UG/OPEN GRIP简介 (11)2.3.2 GRIP程序的开发和执行 (11)2．4 创建几何模型及参数化 (13)第三章有限元分析 (17)3.1 UG模型的导入 (17)3.2 模型的网格划分 (19)3.2.1 有限元网格概述 (19)3.2.2 定义单元属性 (20)3.3 边界条件与载荷 (24)3.3.1 施加载荷力 (24)3.3.2 设置固定端 (25)3.4 结果的分析 (26)结论 (28)参考文献 (29)谢辞 (30)引言“风电是绿色能源，发展风电是实施能源可持续发展战略的重要措施。