基于ansys驱动桥壳的设计 - 图文(3)

点及测试方法，建立了微型汽车驱动桥桥壳的动态响应模型，可以计算出任意载荷条件下结构的应变响应，确定疲劳危险点，进而可以进行结构疲劳分析的计算机模拟[10]。

2）可靠性工程

可靠性工程以概率和随机分布为基础，研究各种结构在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。人们对随机现象的研究由来己久，但其在工程中的应用却并非相伴而生。传统设计认为材料本身的性能(强度、韧性、硬度等)和所受到的应力都是常量，以此为指导的产品偏于保守。考虑随机性并在设计中引入可靠度，更真实地反映客观现实，由此设计出的产品也更科学合理。现在，一些发达国家设计制造的某些零件，其寿命可以精确到小时，如果没有可靠性计算，是不可想象的。为了使驱动桥的性能更为优良，寿命更加符合人们的要求，包括桥壳、齿轮到半轴的设计都必须将可靠度考虑进去。

3）优化算法

现代优化算法包括禁忌搜索算法、模拟退火算法、遗传算法和拉格朗日松弛算法等。这些算法涉及生物进化、人工智能、数学和物理学、神经系统和统计力学等概念，是以一定的直观基础构造的算法，称之为启发式算法。启发式算法的兴起与计算复杂性理论的形成有密切关系。当人们不满足于常规算法求解复杂问题时，现代优化算法开始体现其作用。

将优化算法引入驱动桥及其各元件的设计，可以减小部件体积、节省材料、优化传动结构、优化传动零件的参数，使其设计更趋于科学合理。

4）虚拟仿真

虚拟现实是计算机相关技术中的重要课题，继多媒体技术之后，正日益引起驱动桥厂商及开发设计部门的高度关注。这不仅因为它的概念、理论及设备新颖，而且一经实现就表现出了强大的生命力，展示出极具应用前景的态势。

1.3 有限元法及其理论

在19世纪，有限元方法的思想已经作为一种数值求解的方法被提出来了，然而求解需要的巨大工作量，超出了当时人们的能力。所以这种方法当时并没有实际应用的可能性。20世纪中期开始，电子计算机技术的出现和迅速发展为人

5

们提供了巨大的数值计算能力。在此基础上，人们重新对有限元法的实际应用展开研究。20世纪50年代，工程师首先对飞机结构进行了有限元分析，从此，有限元法进入了实际应用阶段。

有限元法的分析步骤分为结构的离散化、单元分析、整体分析三步。 有限元法是利用分割近似的原理，把连续结构分离成有限各子结构，再在子结构上寻找满足一定要求的近似解。

单元分析的任务就是确定单元载荷向量?元刚度矩阵?

Fe?和单元结点位移向量??e?和单

Ke?。它们之间的关系如下：

?Fe???Ke???e? (1.1)

?e?，我们还可以求得单元应变向量?若已知?

??和单元应力向量???：

?????B???e? (1.2)

B?为几何矩阵。

其中?

?????S???e? (1.3)

S?为应力矩阵。

其中?

???=?De???? (1.4)

??????x?y?z?xy?yz?zx?TT??????x?y?z?xy?yz?zx?式中：

?De?为弹性矩阵

?1????1??对称????1???1?2?E??De???2?1????1?2??????????????????1?2???2?(1.5)

1?2?2

式中：E为材料的弹性模量，?为材料的泊松比。

6

将离散化的单元再组合起来，进行整体分析，确定结构的荷载向量?体位移向量?F?和整

??之间的整体刚度矩阵?K?。设离散结构有n个结点，其中任意结

点的位移可表示为?的整体位移向量：

而??i?，这些结点位移按结点标号从小到大的顺序排列，得结构

???=??1T?2T??……?iTT……?n? (1.6)

只有通过结构的整体分析，建立以???为基本未知量的平衡方程组，

进行求解后才能求出。这个方程为：

?F???K???? (1.7)

??，则可以求得各单元内部的结点位移，随之解出应变和应力。这

若已知?个就是有限法的大体解决思路。

随着有限元法及计算机技术的飞速发展，各种有限元软件也得到了日新月异的发展。有限元软件现已成为使用有限元方法解决各种工程问题的关键，它使有限元方法转化为直接推动科技进步和社会发展的生产力，使之发挥巨大的科技和经济效益。

1.4. ANSYS软件介绍

ANSYS是集结构、热、流体、电磁、声学既相互耦合分析于一体的大型通用有限元软件，可广泛地应用于核工业、铁道石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船生物医药、轻工、地矿、水利、日用家电等一般工业及科学研究。

ANSYS程序不但功能强大，应用范围很广，而且其直观形象化的图形用户界面（GUI）及优秀的程序构架使其易学易用。该程序使用了基于Motif标准的GUI，可方便地访问ANSYS的多种控制功能和选项。通过GUI可以方便地交互访问程序的各种功能、命令、用户手册和参考资料。同时该软件提供了完整的在线说明和状态途径的超文本帮助系统，以协助有经验的用户进行高级应用[11]。

ANSYS的主要模块及功能 1）ANSYS的处理器

7

ANSYS按功能可分为若干处理器：包括1个前处理器、N个求解器、2个后处理器，几个辅助处理器如优化处理器等。ANSYS前处理器用于生成有限元模型，指定随后求解中所需的选择项；ANSYS求解器用于施加载荷及边界条件，然后完成求解运算；ANSYS后处理提供了强大的后处理功能，使用户很方便地获得分析结果。其功能包括：结果的彩色云图，等值线图，梯度，矢量，粒子流，切片，透明现实，变形及动画显示，BMP、PS、TIFF、IIPGL、WMF等格式图片的输出与交换；计算结果的排序、检索、列表及数字运算；其他功能还包括优化功能、子结构、子模型等。

2）ANSYS的分析功能

ANSYS软件的分析功能包括结构分析、非线性分析、电磁分析、谐波分析、瞬态分析、响应谱分析、随机振动分析和屈曲分析。非线性分析包括材料非线性分析、几何非线性分析和状态非线性分析。热分析包括稳态热分析、瞬态热分析、相变分析、和热-结构耦合分析。电磁场分析包括静态电磁场，低频时变电磁场和高频时变电磁场分析。耦合场分析包括热-结构、热-磁、磁-结构、流体-热、流体-结构、热-电等。

3）ANSYS与CAD及CAE软件的接口

ANSYS可提供于大多数的CAD软件的接口，例如Pro/E、UG、CATIA、IDEAS、Solid-Works等，可直接读取这些CAD文件的图形或图形转换文件。ANSYS还可以直接集成到Pro/E、UG等CAD环境中，真正作到CAD/CAE一体化。

4）优化模块

ANSYS的优化设计允许优化任何合理参数，包括形状、应力、自然频率、温度、磁势等，可应用于任何类型的分析（结构、热、流体、电磁），并且是唯一能够实现电磁场、流场以及耦合场优化的有限元分析。

5）ANSYS的数据库

ANSYS使用统一的集中式数据库来存储数据及求解结果。模型数据通过前处理器写入数据库；载荷和求解结果通过求解器写入数据库；后处理结果通过后处理器写入数据库，如果需要，可为其他处理器所用。

1.3.3 ANSYS的主要技术特点

8

ANSYS作为一个功能强大、应用广泛的有限元 …… 此处隐藏：2077字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……