汽车轮毂结构分析有哪些？国产3D仿真分析实现静力学+模态分析
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之前分享了如何通过国产三维CAD软件如何实现「汽车/汽配行业产品设计」，兼容NX（UG）、Creo（Proe），轻松降低企业上下游图纸交互成本等。
这次汽车/汽配行业CAD工业设计系列，将介绍汽车轮毂这一重要配件——它主要起到承载整个汽车重量的作用，需要保障铝合金轮毂的外观造型和结构设计满足安全和使用功能的要求。
本文主要分享两个内容，为轮毂的优化提供参考依据。
1. 汽车轮毂一般需要进行哪些CAE仿真分析？
2. 中望3D结构仿真如何进行轮毂静力学和模态分析
一、汽车轮毂一般需要进行哪些CAE仿真分析？
① 结构强度分析：包括静态结构分析——确保轮毂不会发生失效或变形；动态结构分析——确保其在各种工况下的可靠性。
② 振动和模态分析：模态分析确保其不会在行驶过程中共振；振动分析可以帮助优化轮毂设计。
③ 疲劳分析：预测可能的疲劳破坏位置和寿命。
④ 热分析：包括热传导分析、热应力分析，确保轮毂在高温情况下不会发生失效。
⑤碰撞和冲击分析：确保其能够有效吸收冲击能量，保护车辆和乘员的安全。
接下来，我们将重点分享以上两点——① 静力学；② 模态分析
二、结构仿真如何进行轮毂静力学和模态分析
中望3D企业版方案
1. 创建分析项目
在软件中创建汽车轮毂线性静力学分析项目，分析轮毂在受力工况下的变形和应力分布。
2. 定义材料属性
根据实际轮毂使用的材料赋予轮毂铝合金的材料属性。
3. 插入参考点
在距离汽车轮毂中心1米处的位置，插入一个受力参考点。
4. 设置动力学刚性单元
在受力参考点和汽车轮毂安装固定面上，建立动力学刚性单元，力载荷通过动力学刚性单元，从参考点传递到汽车轮毂安装面上。
5. 设置固定约束
在汽车轮毂外侧施加固定约束模拟实际轮毂的边界条件。
6. 施加力载荷
在受力参考点上施加两千牛的力方向，为水平方向，模拟汽车行驶时，轮毂受到传动半轴的机械载荷。
7. 有限元网格剖分
对轮毂进行离散化，使用四面体高阶单元。对轮毂进行有限元网格剖分。
8. 网络质量检查
网格剖分完成后，需要对网格质量进行检查。这里通过扭曲度查看网格剖分的质量。
9. 前处理检查
所有的前处理设置完成后，可以对前处理进行检查。这一步的作用主要是检查所有前处理设置是否均已完成提高仿真的效率。
10. 运行计算
接下来开始运行计算。这一步，由求解器自行完成计算的时间和模型复杂程度及电脑性能等因素相关。可以通过云图和动画来查看轮毂。在当前工况下的总变形量为0.146毫米。
11. 后处理-等效应力
通过云图可以看到轮毂。在当前工况下的最大等效应力值为145.2兆帕。该铝合金材料的屈服强度为255兆帕，说明该轮毂的强度满足该工况的使用要求。
12. 后处理-Y向位移
通过后处理。我们也可以查看各个矢量分量的结果。这里我提取了Y方向的位移量，可以看到Y方向的最大变形量为0.128毫米左右。
13. 创建模态分析项目
接下来我们对轮毂进行模态分析，考察轮毂的固有频率和阵型，同样需要给轮毂赋予铝合金的材料属性。
在轮毂的安装固定面施加固定约束模拟轮毂的边界约束条件采用高级网格尺寸设置，对轮毂进行有限元网格剖分。
我们分析轮毂的前六阶固有频率和阵型。所以这里设置的模态阶数为六阶。前处理设置完成后，即可开始运行计算。模态分析的后处理主要查看结构的固有振动频率和振型。可以通过模态图表看前六阶的所有固有频率，也可以通过动画查看各阶频率下的不同阵型。
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