车辆结构有限元静力学分析

静力学分析用于分析固定不变的载荷作用下结构的响应，它不考虑惯性和阻尼的影响。但是，静力学分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响（如重力和离心力），以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷（如在许多车辆结构分析中所定义的等效动力载荷）。

静力学分析在车辆设计中的应用最为普遍，如车架、车桥的强度校核与刚度校核，悬架、传动轴、齿轮的强度校核都需要用到静力学分析。而且，其中有些问题，如悬架的上下摆臂、转向节、车架、车桥等结构，由于这些结构的几何非常复杂，很难简化成简单的板、梁，所以只有采用有限元技术才能分析清楚。

在进行车架的有限元分析中，一般人们习惯将其简化成梁，随着计算机计算能力的提高，现在人们更倾向于将其简化成为板壳进行计算；悬架的上下摆臂、转向节，由于结构复杂，一般采用实体单元进行划分网格；在齿轮的有限元分析中，如果只考虑弯曲强度的校核，用平面板单元就足够了，如果要进行接触分析，考察接触强度，就需要建立三维实体单元；对于传动轴和车桥，一般还是采用实体单元。

车辆的很多结构由多个零件组成，如车架就是由1～2个纵梁和若干横梁组成，在分析过程中如果需要考虑零件间的连接方式对分析结果的影响，就需要用到焊接、螺栓连接等有限元技术。

车辆结构有限元分析常用到的载荷有力、力矩，常用到的约束有面约束、轴承约束等，ANSYS Workbench为施加这些载荷和约束提供了方便的工具。

在车辆有限元结构静力学分析过程中，人们比较关心的结果是应力和位移，应力用于校核结构的强度，位移用于校核结构的刚度。(www.xing528.com)

对于任何问题，ANSYS的分析步骤相差不大。首先建立有限元模型，然后施加载荷并求解，最后是查看分析结果并验证分析结果的合理性。

图5-1 悬臂梁模型及参数

下面结合图5-1所示的平面悬臂梁的静力学分析，分别介绍在两个平台下如何进行静力学分析。