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有限元分析是計算力學(xué)的重要分支，是一種將連續(xù)體離散化以求解各種力學(xué)問題的數(shù)學(xué)方法，它能求解關(guān)于場問題的一系列偏微分方程，它將結(jié)構(gòu)分解為單元，再將單元合成結(jié)構(gòu)，在一分一合中求得結(jié)構(gòu)問題的解。SolidWorks Simulation是SRAC公司推出的一套強大的有限元分析軟件，它是完全整合在SolidWorks中的設(shè)計分析系統(tǒng)，提供應(yīng)力、應(yīng)變、頻率和優(yōu)化分析。為設(shè)計工程師在SolidWorks的環(huán)境下，提供比較完整的分析手段。依靠先進(jìn)的快速有限元技術(shù)，能夠縮短設(shè)計所需時間，提高設(shè)計質(zhì)量。
車輛零部件的有限元分析對于車輛的安全性尤為重要。由于試驗需要，改用了燃?xì)廨啓C(jī)作為動力，燃?xì)廨啓C(jī)具有重量輕、振動小等特點，為了節(jié)約成本，重新設(shè)計了前支撐結(jié)構(gòu)。作為燃?xì)廨啓C(jī)總成的重要部件，燃?xì)廨啓C(jī)就安裝在前支撐上，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析是很有必要的。通過基于SolidWorks Simulation模塊的有限元分析，它能夠?qū)﹄x散后的網(wǎng)格求的解綜合成對整個模型的近似解來獲得該結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形以及疲勞強度等數(shù)據(jù)，繼而驗證了結(jié)構(gòu)的可靠性，為進(jìn)一步的優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。杭州那泰有限元分析公司詳細(xì)地敘述了有限元分析的步驟，對本行業(yè)的工程技術(shù)人員有一定的指導(dǎo)意義。
當(dāng)車輛停止時，前支撐承受燃?xì)廨啓C(jī)的自重。當(dāng)車輛行駛時，前支撐需要承受時刻變化的載荷，而且這些載荷是隨機(jī)的且非常難以確切地描述。前支撐主要由支撐板、前梁、后梁、左右兩側(cè)梁和底板以及4個加強筋組成。燃?xì)廨啓C(jī)安裝在左右兩側(cè)梁上，通過銷與支撐板固定在一起。為了提高強度，在左右兩側(cè)梁增加了加強筋。前支撐通過左右兩側(cè)梁與車輛底盤連接。
考慮到燃?xì)廨啓C(jī)工作時振動較大，會產(chǎn)生時刻變化的載荷，前支撐是重要的受力結(jié)構(gòu)，在工作過程中要求可靠和穩(wěn)定。通過查閱機(jī)械設(shè)計手冊，材料選用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q275。Q275鋼具有優(yōu)良的力學(xué)特性，強度高、韌性好、疲勞極限高，材料的強度極限550MPa，彈性模量210Ga。
車輛靜止時，支撐板加速度和變形的速度通常都很小，阻尼力和彈性力都可以忽略。靜態(tài)分析就是在靜力學(xué)方程的基礎(chǔ)上展開的理論分析，利用靜態(tài)分析可以計算前支撐在指定約束和載荷的外界條件下的反應(yīng)。如果分析遵循了預(yù)先的假定，計算出的應(yīng)力在許可范圍內(nèi)，就可以得出在(當(dāng)前條件下是安全的)結(jié)論，而不考慮加載的次數(shù)。
在分析之前利用SolidWorks基于參數(shù)化的三維特征建模功能對前支撐結(jié)構(gòu)建立模型，然后在有限元分析模塊Simulation的環(huán)境下進(jìn)一步建立有限元分析模型。
對前支撐進(jìn)行靜態(tài)分析，要在Simulation模塊中建立一個算例。在對結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行分析后，對結(jié)構(gòu)添加約束和載荷時，根據(jù)實際情況可以對約束進(jìn)行簡化，將前梁、左梁以及右梁設(shè)定為固定約束。燃?xì)廨啓C(jī)重量為1050kg進(jìn)行分析后可以將載荷簡化為對支撐板和兩側(cè)的加強筋施加均勻的壓力。
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