Ansys软件是美国ANSYS公司推出的有限元模拟仿真软件，具有强大的计算功能，可以对复杂机械系统的结构静力学、结构动力学、刚体动力学、流体动力学、结构热、电磁场以及耦合场等进行分析模拟。其中的Workbench软件是优化了人机交流界面，集成部分仿真功能，避免命令行操作，简化操作过程的一款软件。
此处主要介绍在悬架设计过程中常用的零件静力学仿真分析。演示使用的Ansys Workbench软件为Workbench 16.0。
1.Workbench界面介绍
Workbench共有4个界面，如图3－22所示。用户主界面可以打开多个模型仿真的主页，并且能管理对应的几何模型、材料选择以及仿真分析。
2.材料选择
从材料库中找到所需铝材料及其他需要的材料，通过单击选择添加，如图3－23所示。
图3－22 Ansys Workbench 4个主要界面
（a）用户主界面；（b）材料库界面；（c）DM界面；（d）分析界面
图3－23 Ansys Workbench添加材料
3.导入模型并添加接触
导入几何模型时，螺栓、螺母、垫片等默认材料为钢，不用更改，需要把摇臂的材料改为铝，从上一步添加的材料里面选择，如图3－24所示。
图3－24 Ansys Workbench导入模型
该摇臂可活动转轴处通常添加Frictionless接触，即在图3－25所示的圆孔内表面与圆柱零件外边面将默认的Boned改为Frictionless。
图3－25 Ansys Workbench更改接触模式
4.进行网格划分及其细化
通过Mesh进行网格划分，可以根据具体的模型设置对应的网格精度，应注意不同的精度，即有限元网格的数量决定了后续计算分析的时间长短。由于后面要进行网格细化，这里网格精度取5 mm，如图3－26所示。
根据可能出现的应力集中位置或之前仿真的结果，使用Refinement命令或者用局部尺寸控制方法作进一步的局部仿真细化。
图3－26 Ansys Workbench网格划分
（1）使用Refinement命令。进行网格划分时直接通过Mesh－Control添加Refinement网格细化命令，然后选择需要局部进行网格细化的边或面，在图3－27所示的Refinement中设置网格细化等级，然后进行网格划分即可。
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图3－27 Ansys Workbench网格细化
（2）局部尺寸控制方法。进行网格划分时可通过菜单Mesh－Control添加Sizing命令来进行局部网格尺寸的控制（图3－28）。在Sizing的设置中选择要进行局部网格细化的边或面，在Element Size中设置局部网格的尺寸即可。如果希望控制局部网格细化范围，可以使用控制球进行局部网格尺寸影响范围的控制。在Sizing选项的Type中选择Sphere of Influence，在Sphere Center中指定控制球的球心（以坐标系形式），然后在Element Size中输入局部的网格尺寸。
图3－28 Ansys Workbench局部尺寸控制法
5.加载力和约束
将硬点受力仿真得到的数据输入到对应点位上，需要注意力的加载面选择杆端轴承的球面。根据该零件工作时的运动情况添加约束，常用的为固定面约束，即Fixed support，约束圆孔时通常还用Cylindrical Support，如图3－29所示。
图3－29 Ansys Workbench添加载荷
6.得到结果
最后进行计算就能得到仿真结果。按图3－30所示插入应力和应变，再通过软件运算得到最终结果。
图3－30 Ansys Workbench得到仿真结果
7.根据仿真结果修改模型
从图3－30所示的仿真结果可以看出，摇臂中间部分的应力较小，可以进行减重处理。将应力较小的部位挖空，进行局部尺寸调整，使摇臂两侧点位与中部的连接结构截面为T形，具有较好的刚度和稳定性。将修改后的模型再次进行仿真，逐步迭代，直至模型的最大应力达到设计要求（铝合金的最大应力通常为170 MPa），最终得到最优解。
思考题
1.赛车上为什么设置悬架？悬架的组成和功能分别是什么？
2.方程式赛车常用的悬架类型有哪些？有什么特点？
3.方程式赛车的悬架应该保证赛车的哪些性能？
4.赛车的轮胎与普通乘用车的轮胎相比有什么突出的特点？
5.除了赛车的性能外，轮距和轴距的选择还需要考虑到哪些因素？
6.车轮定位参数有哪些？对赛车性能分别有什么影响？
7.侧倾、纵倾中心的选择应该考虑到哪些因素？
8.比较方程式赛车中常见避震器布置形式的优缺点。
9.赛车偏频与普通乘用车的偏频相同吗？偏频的选择需要考虑到哪些因素？
10.线刚度和角刚度分别影响赛车的哪些性能？
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