基于Ansys的汽车外形风洞试验有限元分析讲解

汽车经过130多年的发展，安全与节能已成为汽车设计的重要容。

在汽车结构中，车架作为整车的基体和主要承载部件，具有支撑连接汽车各零部件和承受来自汽车、外各种载荷的作用，其结构性能直接关系到整车性能的好坏。

本文以某运油车车架为研究对象，运用CATIA软件对车架模型进行简化与建立，利用ANSYS软件对车架模型进行参数定义，网格划分，作用力施加，自由度约束，并对车架进行了弯曲工况、扭转工况、急减速工况、急转弯工况的静态分析，并分析位移与应力图，为汽车安全与节能设计提供了理论支持。

同时对车架也进行了模态分析，得出车架的固有频率与振型，提高整车设计水平，对避免共振与提高乘坐舒适性提供了理论基础。

关键字：车架,有限元，ANSYS, 静态分析，模态分析The automobile which has developed for 130 years, security and energy saving has become the leading content for automobile deign. Among the many complex structures in automobile, the frame of the vehicle is the basic part and the main bearing part. It has the function of connecting all parts of the vehicle together and subjecting various loads from inside and outside the vehicle. The performance of frame structure affects whether the automobile property is good or not.In this paper, the frame of a fuel tanker is studied. We simplify and establish the model of frame by CATIA. The parameter of the frame is defined. The model of frame is meshed by ANSYS. Add the force and freedom of the model of frame by ANSYS. The static analysis of the frame includes the situation of bending, torsion, barking and swerve by ANSYS. According to the figure of displacement and stress, it provide theoretical support for the automobile design of security and energy saving. At the same time, the modal analysis of the frame is also studied. Based on the frame of natural frequency and vibration mode, it provide theoretical basis for avoiding resonance and improving ride comfort and improve the level of vehicle design.Keywords: Frame, Finite element, ANSYS, Static analysis, Modal analysis目录1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 研究背景 (1)1.3 有限元法的应用与发展 (2)1.4 选题的目的与意义 (2)1.5 本文的主要研究容 (3)2 基于CATIA与ANSYS的车架有限元建模 (4)2.1 有限元法简介 (4)2.2 CATIA软件简介 (6)2.3 车架几何模型建立 (7)2.3.1车架几何模型简化 (7)2.3.2 车架几何模型建立 (7)2.4 车架有限元模型建立 (10)2.4.1 网格划分前处理 (10)2.4.2 车架有限元网格的划分 (10)3 车架有限元静态分析 (13)3.1 汽车车架刚度理论 (13)3.1.1 汽车车架弯曲刚度 (13)3.1.2 汽车车架扭转刚度 (13)3.2 车架载荷分类与处理 (13)3.2.1 静载荷 (13)3.2.2 动载荷 (14)3.3 车架工况的有限元分析 (14)3.3.1 满载弯曲工况 (14)3.3.2 满载扭转工况 (16)3.3.3 紧急制动工况 (18)3.3.4 紧急转弯工况 (19)4 车架有限元模态分析 (21)4.1 模态分析简介 (21)4.2 模态分析基本理论 (21)4.3 车架的模态分析 (22)4.4 车架模态分析结果评价 (27)结论 (29)致 (31)参考文献 (32)1 绪论1.1 概述最初汽车的发展，通常运用经验判断和试验仿真进行结构分析。

用ANSYS实现二维翼型风洞试验数值模拟.
用ANSYS实现二维翼型风洞试验数值模拟.
基于有限元的ANsYs软件,可以分析二维翼型流场,解决作用于气动翼(叶)型上的升力和阻力,并可以得到流场中翼型表面的压力与速度分布.与此同时,通过对ANSYs的`二次开发,编制相关的三分力系数求解模块,得到各系数曲线.现以标模翼型为例,利用此模块得到的三分力系数与NF-3风洞试验值作对比,验证了用ANSYS实现二维翼型风洞数值模拟的可行性.
作者：张鹏马玉清 ZHANG Peng MA Yu-qing 作者单位：西北工业大学国家翼型叶栅重点实验室,西安,710072 刊名：科学技术与工程ISTIC 英文刊名：SCIENCE TECHNOLOGY AND ENGINEERING 年，卷(期)： 2008 8(2) 分类号： V211.4 关键词：数值模拟风洞试验翼型。

ansys有限元分析案例ANSYS有限元分析案例。

在工程设计和分析领域，有限元分析是一种常用的数值模拟方法，它可以有效地预测结构在受力作用下的变形和应力分布。

而ANSYS作为目前应用最为广泛的有限元分析软件之一，具有强大的建模和仿真功能，被广泛用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。

本文将通过一个实际案例，介绍如何使用ANSYS进行有限元分析。

案例背景：某工程结构在实际使用过程中出现了裂纹现象，为了找出裂纹的成因并进行有效的修复措施，我们决定利用ANSYS进行有限元分析。

首先，我们需要建立结构的有限元模型，然后施加相应的载荷和边界条件，最终得出结构的应力分布和变形情况，从而找出裂纹的位置和原因。

建立有限元模型：首先，我们需要将结构进行几何建模，并进行网格划分，将结构划分为有限元单元。

在建立模型的过程中，需要考虑到结构的几何形状、材料属性以及实际工况下的载荷和边界条件。

在ANSYS中，可以通过几何建模模块进行结构建模，然后选择合适的单元类型和网格划分方法，对结构进行离散化处理。

施加载荷和边界条件：在建立完有限元模型之后，我们需要定义结构的加载情况，包括静载荷、动载荷、温度载荷等。

同时，还需要定义结构的边界条件，如约束条件、支撑条件等。

这些载荷和边界条件的设置需要符合实际工况，并且需要考虑到结构的非线性、材料的非均质性等因素。

进行仿真分析：一切准备就绪后，我们可以进行仿真分析，通过ANSYS求解器对结构进行有限元分析。

在仿真分析过程中，ANSYS会根据定义的载荷和边界条件，对结构进行求解，并得出结构的应力分布、位移和变形情况。

通过对仿真结果的分析，可以找出结构中的弱点和故障部位，为后续的修复工作提供参考依据。

结果分析与修复措施：最后，我们需要对仿真结果进行深入分析，找出裂纹的具体位置和成因。

根据分析结果，可以制定针对性的修复措施，如增加加强筋、更换材料、改变结构设计等。

通过对仿真结果的分析，可以有效地指导后续的结构修复工作，并提高结构的安全性和可靠性。

基于ANSYS的FSAE赛车车架的有限元分析在FSAE（Formula Society of Automotive Engineers）赛车设计中，车架是整个赛车的重要组成部分，其设计与性能至关重要。

有限元分析是一种常用的方法，用于评估车架的结构强度和刚度，并优化设计以满足性能要求。

在进行FSAE赛车车架的有限元分析之前，首先需要创建车架的几何模型。

可以利用CAD软件进行车架的三维建模，确保车架的尺寸和形状准确无误。

几何模型创建完成后，可以导入ANSYS软件中进行有限元分析。

有限元分析的过程中，需要将车架离散成有限的小单元，如梁单元或壳单元，以便进行模拟。

在确定离散单元后，可以设置车架材料的力学性能，如弹性模量、材料屈服强度等。

这些参数对于后续的分析结果非常重要。

有限元分析中，常用的载荷包括静载荷和动载荷。

静载荷是指车架受到的稳定力量，如重力和离心力。

动载荷是指车架在运动过程中所受到的力量，如加速度、转弯力等。

通过分析这些载荷，可以评估车架在不同工况下的应力和位移。

在有限元分析中，有几个常用的分析方法。

首先是静力学分析，用于评估车架在静定力平衡下的应力和变形。

可以通过分析车架的应力云图，了解在不同载荷下车架的应力集中区域。

其次是模态分析，用于评估车架在振动中的固有频率和模态形态。

这对于避免共振和优化车架的动态性能非常重要。

最后是疲劳分析，用于评估车架在长时间运行下的疲劳寿命和耐久性。

这对于确保车架在极端运行条件下的安全性非常重要。

通过有限元分析，可以得到车架的应力、位移、变形等结果。

根据这些结果，可以对车架进行优化设计，以提高其结构强度和刚度。

优化设计的方法包括增加材料的厚度和强度，改变车架的结构形式等。

此外，还可以通过有限元分析，评估不同配置和材料对车架性能的影响，以选择最佳的设计方案。

总之，基于ANSYS的有限元分析是FSAE赛车车架设计的重要工具。

通过分析车架的结构强度和刚度，可以优化设计，提高赛车的性能。

大学生方程式赛车车身外流场S Y S分析报告Prepared on 22 November 2020大学生方程式赛车车身外流场ANSYS分析报告指导老师：詹振飞小组序号：第五小组小组成员：刘宇航黄志宇谢智龙陈治安重庆大学方程式赛车创新实践班二〇一六年十月摘要大学生方程式赛车起源于国外，近几年才在国内兴起并得以迅速发展，成为各个高校研发实力的侧影，因此得到了各个高校的重视，赛车外形设计更是赛车很重要的一部分，它不仅是赛车的外壳，更可以利用空气动力学来为赛车减少阻力，提高赛车的性能。

因此外形设计时赛车总体设计中很重要的一部分，通过有限元法对赛车外壳进行风洞模拟测试对赛车外形的改进及优化分析有重要的意义。

利用ANSYS中的fluent进行有限元模拟风洞试验试验，能够准确反映汽车行驶状态时的空气动力学特性数据，其研究对象主要有汽车空气动力特性和汽车各部位的流场。

ANSYS在此过程中起到极其重要的作用。

对于一辆优秀的赛车而言，它的性能不仅取决于优秀的结构设计和强劲的发动机性能，还在一定程度上取决于它的外形。

赛车的外形不仅能够影响赛车的美观度，更重要的是能够影响车身所受的阻力。

因此，如果赛车有一个好的外观设计，利用好空气动力学的原理，则能够在一定程度上减小车身的阻力，从而提高整车的性能。

本小组利用CATIA等建模软件建立了适当的赛车外观模型。

在此基础上，利用ANSYS中的Fluent进行有限元的模拟风洞试验，并得出了一定的结论，整理成报告。

关键字：CATIA三维设计，车身外流场，ANSYS，风洞模拟，有限元1.利用三维建模软件建立车身模型在2016年发布的大赛规则限定的范围内，本小组利用CATIA等相关的建模软件建立了合适的赛车车身模型，以用于后续分析。

年大赛关于车身的部分规则要求1)赛车的轴距至少为 1525mm（60 英寸）。

轴距是指在车轮指向正前方时同侧两车轮的接地面中心点之间的距离。

2)赛车较小的轮距（前轮或后轮）必须不小于较大轮距的 75%。

基于Ansys的汽车外形风洞试验有限元分析【摘要】汽车空气动力学特性对汽车经济性、驾驶安全性、侧风稳定性等有着较大的影响。

通过在catia中建立车身几何造型，基于ANSYS的CFD的有限元仿真环境对车身的空气动力动力学特性进行了数值模拟仿真研究，得出该车体的速度矢量图，压力分布图等，并根据模拟仿真的气动造型提出一些建议，为优化汽车车型及改善汽车空气动力学特性提供参考。

1前言汽车空气动力学特性是汽车的重要性能，它是指汽车在流场中受到的以阻力为主的包括升力、侧向力的三个气动力及其相应的力矩的作用而产生的车身外部和内部的气流特性、侧风稳定性、气动噪声特性、驾驶室内通风、空气调节等特性。

随着汽车技术的提高和高等级公路的发展，汽车速度的不断提高以及汽车在行驶时与空气相互作用的各种气动力也越来越显著，在很大程度上影响着的汽车的经济性、动力性和稳定性。

迄今为止，国内外汽车空气动力学的研究一般采取试验法、试验与理论相结合法及数值模拟仿真研究法。

试验法主要是指风洞试验，目的是为得到准确反映汽车行驶状态时的空气动力学特性数据，其研究对象主要有汽车空气动力特性和汽车各部位的流场。

风洞试验的结果精度高、可靠性好，对研究外部气流干扰件的气动作用大小比较有效，但风洞试验成本高、周期长、需要制作一系列的油泥模型等局限性，这些局限性大大阻碍了其在汽车设计的应用，并且风洞试验只能在有限个截面和其上有限个点处测得速度、压力和温度值，不能获得整个流场中任意点的详细信息。

此外风洞试验要精确研究某些复杂的流动现象，如层流向湍流的转变、拖曳涡的形成和发展、尾部涡系结构等，其测量截面的选取在很大程度上主要依靠经验，这样使得精确研究这些复杂流动和机理变得非常困难。

而在模型风洞试中，还存在着动力相似和几何相似的影响、试验结果与实车的换算问题，要得到准确的结果还有一定的难度。

数值模拟仿真是借助于计算机将用CFD应用于汽车空气动力学研究的方法，其是在计算机上模拟吹风，运用数值分析的方法计算模拟汽车的空气动力学问题，与风洞试验相比，其有利于CAD/CAM系统的相衔接；不受风洞试验那样的条件限制；可以获得比通常风洞试验更多的信息；有利于节省开发时间和高昂的成本。

14110.16638/ki.1671-7988.2019.10.048基于ANSYS 的车架有限元模态分析任锦涛，李建军，杜明轩（长安大学 汽车学院，陕西 西安 710064）摘 要：文章针对CTX BJ1151VPFG-S 车型，在ANSYS 仿真平台下对车架系统参数进行了整体设计，并完成了有限元静力学分析和模态分析，确保车架的总成性能与匹配性。

关键词：ANSYS 仿真；静力学分析；模态分析中图分类号：U463.32 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)10-141-03Finite Element Modal Analysis Of Frame Based On ANSYSRen Jintao, Li Jianjun, Du Mingxuan( Chang ’an University Automobile School, Shaanxi Xi ’an 710064 )Abstract: The article selects the Olympus CTX BJ1151VKPFG-S model, and designs the frame system parameters under the ANSYS simulation platform for the frame system of the whole vehicle, and completes the finite element static analysis and modal analysis to ensure the frame for assembly performance and matching. Keywords: ANSYS simulation; static analysis; modal analysisCLC NO.: U463.32 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)10-141-03前言车架作为汽车的承载部分，其结构的强度和刚度应满足具体的使用要求[1]。

第2章ANSYS有限元分析典型步骤ANSYS有限元分析通常包括以下典型步骤：1. 建立几何模型：首先，需要根据实际情况建立一个准确的物体几何模型。

可以使用ANSYS的建模工具，如DesignModeler或SpaceClaim 等，或者根据实际测量数据导入几何模型。

2.定义材料属性：对于每个组件或部件，需要定义其材料属性。

这包括材料的弹性模量、泊松比、密度等。

可以根据实际材料性能值，或通过实验测量获得的数据进行定义。

3. 网格划分：在进行有限元分析之前，需要将几何模型划分为离散的小单元，也就是网格。

网格的划分可以使用ANSYS的网格划分工具，如Meshing或Tetrahedron等。

网格的质量对分析结果影响很大，因此需要注意网格的尺寸和形状。

4.边界条件的定义：在有限元分析中，需要定义加载条件和边界条件。

加载条件包括模型所受到的力或压力，边界条件包括模型的约束条件。

根据实际情况，可以在加载面上应用力或压力，并在其他面上施加约束条件，如固定、自由、对称等。

5.约束和加载条件的应用：在ANSYS中，可以通过指定加载和约束条件来模拟实际问题的工作条件。

可以使用ANSYS的加载和约束工具来定义这些条件，并将其应用于相应的面或区域。

6.求解计算：在有限元分析中，需要对模型进行数值求解以获得结果。

ANSYS提供了强大的求解器，可以对各种非线性和线性问题进行求解。

可以选择适当的求解方法和参数，并启动求解计算。

7.结果分析：一旦求解过程完成，可以对分析结果进行分析和解释。

ANSYS提供了丰富的后处理工具，可以显示网格变形、应力和应变分布、位移和振动模式等相关结果。

根据需要，可以导出结果并使用其他软件进一步分析。

8.结果验证和优化：根据结果分析，可以对模型和分析设置进行验证和优化。

结果验证通常是与实验数据进行比较，以确定模型的准确性。

优化可以是调整材料属性、几何形状或边界条件等，以提高模型性能。

9.报告和展示：最后，需要编写分析报告，并通过图形和表格等方式展示分析结果。

基于ANSYS的车架有限元分析报告一、引言车架是汽车的重要组成部分之一，它承载着车身、引擎等重要部件，并且需要具备良好的强度和刚度特性。

为了确保车架设计的合理性和安全性，有限元分析方法被广泛应用于车架的设计和优化过程中。

本报告通过使用ANSYS软件对车型的车架进行有限元分析，旨在揭示其结构的力学性能，并提出相应的优化建议。

二、建模与网格划分首先，根据实际情况对车架进行几何建模，包括车架材料的选择、主要结构的划分等。

然后，采用ANSYS软件对车架进行网格划分，以保证有限元分析的准确性和计算效率。

在划分网格时，应根据不同结构部位的重要程度和应力集中程度进行细致划分，以获得较为准确的应力分布。

三、材料属性设置车架材料的力学性能参数对有限元分析结果具有重要影响。

在本次分析中，我们选取了一种常用的高强度钢材料作为车架的材料，并设置相应的材料属性。

这些属性包括弹性模量、泊松比、密度等参数。

要注意的是，这些参数需要结合实际情况和材料测试数据进行设置，以确保分析结果的准确性。

四、约束条件设置在有限元分析中，约束条件的设置对于分析结果的准确性至关重要。

在车架分析中，我们通常可以假设一些约束条件，比如悬挂点的约束、底盘支撑点的固定等。

这些约束条件可以对车架进行限制，并模拟实际使用中的约束情况。

五、载荷设置在有限元分析中，合理地设置载荷条件对于车架分析的准确性和可靠性也非常重要。

可以根据实际情况对不同工况下的载荷进行设置，比如车辆加速、制动、转弯等。

这些载荷会对车架产生不同的应力和变形，从而可以评估车架在不同工况下的强度和刚度特性。

六、分析结果与讨论通过ANSYS的有限元分析，我们可以获得车架在不同工况下的应力分布、变形情况等。

根据实际情况，可以评估车架结构的强度和刚度，并分析其受力情况和问题所在。

在本次分析中，我们得出了车架各个关键部位的最大应力和变形情况，并进一步进行了分析和讨论。

根据分析结果，我们可以找出车架结构中的问题，并提出相应的优化建议，比如增加固定支撑处的材料厚度、调整关键连接点的设计等。