基于ansys汽車的案例
基于ANSYS的汽車轉向節拓撲優化仿真分析
摘 要：本研究基于ANSYS軟件，針對汽車轉向節的拓撲結構優化展開了仿真分析。首先，針對不同的工藝約束，建立了多目標拓撲優化目標函數，通過比較不同拓撲優化結果的區別和優劣勢，選取了最優的拓撲優化建模方法。隨后，根據拓撲優化結果，建立了工程化結構數模。實驗結果表明，在所建立的多目標拓撲優化目標函數下，得到了一種在工藝約束下最優的汽車轉向節拓撲結構，并且該結構具有較好的力學性能和穩定性，可為實際工程應用提供參考。
關鍵詞：ANSYS;汽車轉向節;拓撲優化;工藝約束;多目標優化;力學性能;
1 引言
汽車轉向節是汽車轉向系統的重要部件，其結構和性能直接影響著汽車的操控性和安全性。傳統的轉向節設計通常采用經驗設計和試錯方法，存在設計時間長、成本高、效率低等問題，同時難以滿足不同工況下的需求。隨著計算機仿真技術的不斷發展，基于拓撲優化的汽車轉向節設計已經成為一個研究熱點。在不同的工藝約束下，通過建立多目標拓撲優化目標函數，可以快速高效地得到優化結果，有效提高轉向節的性能和質量。此外，拓撲優化設計還可以大幅減少設計時間和成本，提高設計效率和可靠性，同時降低產品開發風險，具有非常廣闊的應用前景。
2 汽車轉向節結構及其優化
2.1 汽車轉向節的結構和功能
汽車轉向節是汽車轉向系統中非常重要的部件之一，主要起到連接轉向系統和輪轂的作用。其主要功能是將駕駛員的轉向操作傳遞到車輪，控制車輛的方向和行駛狀態。傳統的汽車轉向節結構通常采用鑄造或鍛造的方式制造，形狀比較固定，存在一些設計上的局限性。而拓撲優化技術則可以通過對結構的重新設計和優化，實現優化結構的得到，進一步提高汽車轉向節的性能和質量[1]。
2.2 拓撲優化在汽車轉向節設計中的應用
拓撲優化作為一種優化設計方法，在汽車轉向節的設計中具有廣泛的應用。
展開 基于ANSYS的汽車變速器齒輪的優化設計
采用有限元的分析方法，在靜態分析的基礎上，以汽車變速器齒輪的厚度作為設計變量，以齒輪的重量作為目標函 數，建立齒輪的優化模型。應用ＡＮＳＹＳ軟件對汽車變速器齒輪進行結構的有限元分析及優化，從而提高變速器的整體性能
基于ANSYS的汽車變速器齒輪的優化設計.pdf
基于Ansys的汽車氣動噪聲數值仿真分析實例
在產品設計的初始階段，往往需要噪聲的大致分布情況，基于模型的噪聲源方法可以解決這一問題。
模型的湍流動能輸運方程：
湍流動能耗散率輸運方程：
式中：
Gk為平均速度梯度產生的湍流動能
Gb為浮力產生的湍流動能
β為熱膨脹系數
μt 為湍流粘度
σk，σt為k，ε的湍流普朗特常數。
根據經驗，模擬中使用的常數分別取值為：Cμ=0.09，σk=1.0，σε=1.3，C1ε=1.44，C2ε=1.92，C3ε=1。
基于公司現在對氣動噪聲的要求，選擇模型是比較適宜的。
模型網格的劃分和計算域的建立
模型是在CATIA軟件上建立的，然后導入ICEMCFD軟件中進行網格劃分。為了提高計算的效率，對模型的底部進行了簡化處理。
根據經驗，流場仿真計算所取的計算域到達一定的大小時，汽車的流場就不再受計算域大小的限制。假設汽車模型長為L，寬為W，高為H，則計算域的取法為汽車前部取3L，側面取4W，上部取5H，汽車后部取7L。
為了解決汽車求解域大，網格數目多的難點，按照離車身的距離不同，網格的大小也不同。離車身近的區域網格劃分比較密，使之能夠清楚的表現車身表面附近的細致情況；而遠離車身的區域，網格可以適當的稀疏，以減少網格的數量，節約計算時間。最終網格劃分結果如圖1所示，網格數1369839。
圖1 網格劃分結果
入口邊界：入口邊界為速度邊界。
出口邊界：出口邊界為壓力邊界。
展開 基于ANSYS Workbench的汽車盤式制動器性能分析 ￥15
模型
簡單模型，一個圓盤，上下兩個對稱剎車片。材料選擇不銹鋼材料屬性。
靜力分析
第一步，摩擦接觸，設定剎車片與圓盤之間為摩擦接觸，摩擦系數0.3，behavior為Asymmetric。具體描述如下圖所示;
再插入命令流，獲取摩擦接觸的單元，生成制動盤上的目標單元組件，命令流：esel,s,type,,tid，其中tid為目標單元類型。
具體其中一組單元類型獲取方法：
Esel,s,type,,tid
Cm,c1_r,elem
具體命令流見圖所示;
下來靜力分析，默認時間步為1，選擇自動時間步，最小10步，最大30步，打開幾何大變形。描述如下圖所示：
打開重啟動，選擇Manual，載荷步和子步均選擇ALL，非線性控制選擇，牛頓-辛普森算法選擇Unsymmetric算法，即非對稱算法。
施加圓盤內部圓的固定約束，fix displacement。剎車片約束X和Y方向位移。
兩個剎車片施加Z即即面壓力，壓力載荷1Mpa。具體載荷約束情況下圖所示：
模態分析結果
將靜力分析結果輸入到模態分析系統，選擇靜力分析的Solution單元，右鍵選擇Transfer Data To New-Modal，模態分析設置默認Pre-Stress，表示從靜力分析的最后載荷步和子步重啟進行擾動分析。求解30階模態，求解方法選擇unsymmetric方法。
具體流程見附件word文檔，模型為2022R2版本，需要解壓。里面網格劃分，求解文件都已清空，需要重新計算。
展開 
Ansys直播推薦 | 基于GPU的高逼真汽車內飾光學仿真
課程簡介：
隨著對駕駛室的人性化設計要求越來越高，舒適與安全的照明設計越發顯得重要，駕駛員的駕駛感受與體驗受到高度關注，對汽車內飾視覺環境下的眩光、反光、視覺感知效果因此提出了全新要求。
Ansys SPEOS致力于眩光問題的處理和預測，為進一步優化設計奠定基礎，其人眼視覺光學仿真功能以三維數據為依據，可直接仿真出整車布置的人眼視覺效果，同時可以進行定量分析，減少樣件的制作次數，甚至不需制作樣件，前期節約的時間可以為后期開模提供更多的寶貴時間，同時，Ansys VRXPERIENCE HMI與SPEOS完美兼容，實現在虛擬現實中評估人機交互和感知質量、高端內飾的驗證、真實材料的感知、內飾造型的評估，以及沉浸式的光學效果體驗，從而減少物理樣機，更快的探索新概念。
此外，Ansys SPEOS支持GPU預覽，提前預覽模擬結果，減少錯誤產生，分析效率大大提升。本次網絡研討會，Ansys SPEOS應用工程師孫鴻燁將攜手NVIDIA Quadro 產品部門高級解決方案架構師宋毅明，為大家帶來『基于NVIDIA GPU的高逼真汽車內飾光學仿真』的精彩分享，進一步講解NVIDIA RTX最新GPU技術如何為Ansys SPEOS軟件提供支持，更快地獲得準確的仿真結果，以加速原型設計和產品設計。歡迎大家報名參會！
課程內容：
Ansys SPEOS GPU 預覽
Ansys SPEOS和VRX HMI整車內飾視覺人機功效解決方案
NVIDIA RTX最新產品介紹
RTX技術助力Ansys SPEOS光學仿真設計
時間：
2020/12/03 16:00~17:00
講師簡介：
孫鴻燁
Ansys SPEOS應用工程師。
展開 基于ANSYS的汽車發電機連接螺栓布局設計優化
基于ANSYS的汽車發電機連接螺栓布局設計優化
【Ansys線上直播回看】基于GPU的高逼真汽車內飾光學仿真
『點擊觀看直播回放』
Ansys SPEOS致力于眩光問題的處理和預測，為進一步優化設計奠定基礎，其人眼視覺光學仿真功能以三維數據為依據，可直接仿真出整車布置的人眼視覺效果，同時可以進行定量分析，減少樣件的制作次數，甚至不需制作樣件，前期節約的時間可以為后期開模提供更多的寶貴時間。此外，Ansys SPEOS支持GPU預覽，提前預覽模擬結果，減少錯誤產生，分析效率大大提升。本次網絡研討會，Ansys SPEOS應用工程師孫鴻燁將攜手NVIDIA Quadro 產品部門高級解決方案架構師宋毅明，為大家帶來精彩分享，詳細講解NVIDIA RTX最新GPU技術如何為Ansys SPEOS軟件提供支持，更快地獲得準確的仿真結果，以加速原型設計和產品設計。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
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展開 車燈仿真專題 | 基于ANSYS HFSS的CISPER25汽車前照燈PCB傳導輻射仿真分析
隨著電池續航里程增加、驅動和控制系統性能提升，電動汽車已成為汽車行業發展的新趨勢。汽車前照燈集成了（Headlamp）的指示燈包含了近光燈、遠光燈、轉向燈、霧燈等基礎指示，此外還包含了LR+CR激光雷達、LR雷達、SR雷達、HDR攝像頭、FIR熱成像相頭等功能器件，這樣使得燈組件電子系統更加復雜，多塊PCB、散熱器、底座、線束的排列布置結構，帶來了嚴重的電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）問題，一方面影響其他敏感器件的正常工作，另一方面會影響電動汽車的安全穩定行駛！本節我們在ANSYS HFSS 2023R1中模擬CISPR25汽車前照燈PCB電源回線遠端接地的測試環境，將獲得整塊PCB的傳導發射（CE）對標標準，發現部分頻點超標后，給出改善措施最終通過測試標準。
一、模型導入
如下圖所示為汽車前照燈組價的示意圖，我們將抽取他們的PCB進行模擬仿真。
對照上圖的實際環境搭建在ANSYS HFSS中搭建仿真模型模型具體包括以下三個部分：待測PCB，4 cable連接器，以及CISPR25測試環境（LISN網絡、測試線纜等）。
打開Ansys Electronics Desktop 2023，Insert Design選擇HFSS,然后命名工程名字為Cisper25_CE，依次導入以上三部分模型。
二、模型材料賦值以及邊界設置
2.1 PCB和線纜設置為copper，LISN設置為AL，選中物體在Properties中的Material先選擇Edit然后選擇材料為所需材料。
2.2 底部等大小的長方形作為參考地，命名為GND，設置邊界條件為Perfect E即理想導體邊界。
展開 客戶案例 | Ansys與索尼半導體解決方案公司合作推進自動駕駛汽車基于場景的感知測試
仿真模型使用戶能夠利用預定義輸入或實時反饋，對基于索尼HDR成像器的感知系統進行可靠的、基于場景的測試，從而提高ADAS和AV應用的準確性、可靠性和安全性。
為了最大限度地減少道路測試，協同仿真會將圖像輸入到先進的片上軟件感知系統中。與此同時，仿真環境中還集成了用于控制發動機管理和變速箱等功能的電子控制單元，以測試其性能。這種方法可確保從傳感器到處理芯片的整個仿真流程準確可靠。
索尼半導體解決方案公司汽車業務部總經理Tomoki Seita表示：“完全自動駕駛的實現，需要依靠OEM廠商與Ansys等領先的技術提供商合作，以提高用于驗證自動駕駛系統的集成工具的準確性。通過此次合作，客戶可以使用高度可重現、高預測準確性的仿真，充滿信心地對其系統進行驗證。這尤其有利于OEM廠商和一級供應商，他們可以運行實際攝像頭仿真來驗證識別算法和車輛控制軟件。”
此外，AVxcelerate平臺與許多客戶特定的仿真工具鏈兼容，包括開源仿真器或其他商業仿真器，其具有高度可擴展性，并支持云端使用，以提高算力和廣泛的可訪問性。該工作流程使設計人員能夠生成逼真的圖像，以便在組裝傳感器之前評估性能，或生成大規模的虛擬訓練數據集。
Ansys產品高級副總裁Shane Emswiler表示：“滿足安全合規性是我們OEM廠商客戶的首要任務，但由于需要測試的場景數量眾多，實現這一目標十分困難。Ansys提供一系列多物理場仿真解決方案，以提高自動駕駛汽車的安全性和可靠性，同時加速研發流程。利用AVxcelerate Sensors，用戶可以在高保真度虛擬環境中復現道路決策，這可以提高預測準確性，并改變企業設計和測試自動駕駛汽車的方式。”
展開 基于ANSYS的汽車起重機專用有限元軟件定制開發（原創，如轉載，請注明出處）
為響應技術鄰的ANSYS技術大賽，以示支持，特發此貼。
分析類型：ANSYS二次開發
技術難點：該項目牽涉到多學科，力學，起重機學，機械、有限元，ANSYS，語言編程等相關學科。
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
研究對象：汽車起重機
開發語言：TCL/TK APDL
TCL/TK作為ANSYS經典的界面開發語言，可以使實現命令和數據的無縫交換（WB采用其他語言）
APDL可以實現參數化編程和功能實現。
開發時間：大于1年
軟件特點：
高效精準的建模分析技術
完全參數化控制（結構參數、控制參數、工況參數等）；
基于參數化的自動化實現（自動實現建立幾何模型、網格劃分、加載、施加邊界條件、自動計算和分析）；
有限元操作的完全內部封裝，傻瓜式操作的特點（完全不懂有限元，都能得到專業分析結果）；
基于行業標準和國家標準的計算結果評估系統（15個有限元計算結果評估子系統）。
展開 ANSYS基于VC++6.0的二次開發ANSYS基于VC++6.0的二次開發與 相互作用分析在ANSYS中的實
ANSYS基于VC++6.0的二次開發ANSYS基于VC++6.0的二次開發與
相互作用分析在ANSYS中的實現 （轉貼）
1 概述
ANSYS是一套功能十分強大的有限元分析軟件，能實現多場及多場耦合分析；是實現前后處理、求解及多場分析統一數據庫的一體化大型FEA軟件；支持異種、異構平臺的網絡浮動，在異種、異構平臺上用戶界面統一、數據文件全部兼容，強大的并行計算功能支持分布式并行及共享內存式并行。該軟件具有如下特點：
(1) 完備的前處理功能
ANSYS不僅提供了強大的實體建模及網格劃分工具，可以方便地構造數學模型，而且還專門設有用戶所熟悉的一些大型通用有限元軟件的數據接口（如MSC／NSSTRAN，ALGOR，ABAQUS等），并允許從這些程序中讀取有限元模型數據，甚至材料特性和邊界條件，完成ANSYS中的初步建模工作。此外，ANSYS還具有近200種單元類型，這些豐富的單元特性能使用戶方便而準確地構建出反映實際結構的仿真計算模型。
(2) 強大的求解器
ANSYS提供了對各種物理場量的分析，是目前唯一能融結構、熱、電磁、流體、聲學等為一體的有限元軟件。除了常規的線性、非線性結構靜力、動力分析外，還可以解決高度非線性結構的動力分析、結構非線性及非線性屈曲分析。提供的多種求解器分別適用于不同的問題及不同的硬件配置。
(3) 方便的后處理器
ANSYS的后處理分為通用后處理模塊（POST1）和時間歷程后處理模塊（POST26）兩部分。后處理結果可能包括位移、溫度、應力、應變、速度以及熱流等，輸出形式可以有圖形顯示和數據列表兩種。
(4) 多種實用的二次開發工具
ANSYS除了具有較為完善的分析功能外，同時還為用戶進行二次開發提供了多種實用工具。
展開 
大眾汽車（VolksWagen） 基于HyperWorks的汽車輕量化設計技術
結論
最終，基于復合材料的汽車輕量化設計技術這一項目研究目標獲得了一些成果。但是大眾至今還不能生產出既能明顯減重又能滿足高性能測試要求的復合材料B-柱結構。這是由于：由玻璃纖維材料所制成的B-柱在重量上所帶來的優勢，也被加強肋的嵌入有所抵消；同時，對于加工工藝也有一定的難度，工程師也尚未研究出具有加工性的新型復合材料結構。
然而，建立一個在滿足減重30%前提下，與原始金屬材質方案相比具有接近的應力水平的零件結構還是可行的。該 項目最初目標是：研究纖維復合材料材質的承載結構的研發流程。在B-柱結構優化設計中所采用的兩步優化（即概念設 計階段優化和細節設計階段優化）策略，不僅有助于減少參數數量，也對針對特殊用途進行微調的參數有參考性作用；這 是一種不僅將整個流程分割為概念設計階段和細節設計階段，也能讓工程師工作時擁有更好質量的結果和非線性參數的方法。
在未來類似項目中，為使工程師所研究出的結果（即碰撞測試）規范化，微調階段中非線性參數的使用將會強制作為唯一參數標準。大眾汽車集團，特別是位于德國內卡蘇爾姆（Neckarsulm）的Audi汽車減重中心，在汽車開發過程過程中已將纖維復合材料用于多項研究活動。由大眾研究中心所開發出的優化技術方案已被Audi工程師應用于實際，今后，大眾汽車將對開發流程作進一步調整。基于汽車整車廠與Altair公司的合作，及對于研發流程的調整，這將會大大提高業內在更多汽車部件設計中使用纖維復合材料的可能性。
【想獲得更多信息，請加技術鄰微信客服 jishulink888。也可以申請試用、免費測算、報名培訓、研發人員20人以上的企業可以申請免費上門內訓】
展開 ANSYS Workbench汽車防撞梁碰撞仿真，附講解視頻及模型文件 ￥88
ANSYS Workbench防撞梁碰撞仿真指導手冊
本案例文檔，適合本科畢業設計水平，具有極高參考價值，請合理使用文檔。涉及汽車防撞梁結構的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結果處理等各個方面。設置方法程詳細，結果結果合理。相關復合材料鋪層均可使用該文檔方法設置完成。
附帶詳細講解視頻和案例模型
1. 概述
本手冊旨在指導用戶使用ANSYS Workbench進行防撞梁碰撞仿真分析。通過幾何處理、材料定義、網格劃分、接觸設置、邊界條件定義、計算參數配置及結果分析等步驟，完成從建模到仿真的全流程操作。本手冊適用于結構工程師、仿真分析師及相關技術人員。
2. 幾何處理
2.1 幾何導入
推薦使用SpaceClaim或DesignModeler (DM) 進行幾何前處理，二者在抽殼、幾何修復等操作中效率較高。也可選擇用其他三維CAD軟件（如SolidWorks、CATIA）導入幾何，但需確保導出格式兼容（如.stp、.igs）。
打開Workbench，進入Geometry模塊。右鍵點擊Import Geometry，選擇防撞梁模型文件（如.stp格式）。點擊Generate生成幾何體，雙擊進入該模塊，檢查模型完整性。也可以先打開該模塊，再導入幾何。
2.2 幾何簡化（抽殼）
防撞梁通常采用殼單元（Shell Element）簡化，以減少計算量。
操作步驟：在SpaceClaim/DM中選擇抽殼工具（Thin/Surface）。點擊目標面，設置厚度方向（例如3mm），生成殼模型。隱藏實體模型（快捷鍵F9），僅顯示殼結構。
幾何檢查：切換至線框模式（Wireframe），檢查自由邊（紅色顯示）。
展開 李駿：把基于V2X技術的汽車網聯化作為實現智能網聯汽車的突破口
10月26日，2018中國汽車工程學會年會暨LTE-V2X“三跨”互聯互通展示開幕倒計時10天之際，中國工程院院士、清華大學汽車工程系教授、中國汽車工程學會理事長、中國智能網聯汽車產業創新聯盟理事長李駿接受了《中國汽車報》的采訪，并對V2X相關工作和活動進行了點評和預祝。
李駿院士指出，V2X技術是汽車走向智能化的重要技術支撐，能大幅度降低道路交通事故發生、提高交通效率、節能減排，全球呈現出加速發展趨勢。“做為中國智能網聯汽車產業創新聯盟，我們看到了這一點，作為理事長，我大力推動、支持我國進入V2X時代。”他如是說。
我國具有信息通信產業強、道路交通基礎設施統籌規劃部署等國家體制優勢，也有優秀的5G通訊優勢，李駿院士呼吁并強調：希望全汽車行業關注到這一領域，把基于V2X技術的汽車網聯化作為目前和下階段實現智能網聯汽車的突破口，同時，汽車零部件供應商加速開發與V2X相關的整車裝備。這些都需要統籌在標準的框架下，中國智能網聯汽車產業創新聯盟標準組做了大量的工作。事實上，即將到來的LTE-V2X“三跨”互聯互通展示正是驗證和改進這一標準的重大實踐，預祝也相信此次展示能夠取得圓滿成功。
隨著我國已經把C-V2X明確為國家戰略路徑，汽車網聯化被認為是中國在全球智能網聯汽車發展浪潮中最有可能實現領先的關鍵領域。
展開 汽車行業解決方案 | 解決汽車開發的復雜性，基于STAR-CCM+最小化空氣阻力、增加續航里程
3??汽車工程公司使用Simcenter STAR-CCM+為緊湊型電動SUV提供 250 英里的續航里程
自二十世紀初汽車問世以來，里程焦慮就一直存在，隨著電動汽車成為主流，實現更大的續航里程將成為消費者的決定性因素。電動汽車設計能否在不犧牲外形和功能的情況下將Cd降低到0.2？Applus IDIADA是汽車行業設計、測試、工程和認證服務的全球領導者，西門子的Simcenter STAR-CCM+ ?軟件幫助他們實現了這一目標。
Siemens Digital Industries Software解決方案賦能Applus IDIADA為改變格局的CRONUZ概念車提供出色的空氣動力學性能，掃碼下載。
技術鄰簡介:
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
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