剛強度的案例
汽車下擺臂剛強度分析仿真APP
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</div><p>汽車下擺臂剛強度分析APP針對汽車下擺臂建立分析模型，預測下擺臂在工作狀態下考慮不同載荷（側向力、垂向力、制動力）作用下的變形和受力情況；本APP支持調整擺臂下板的厚度、擺臂材料參數以及載荷，用于評估不同設計方案對下擺臂的剛強度的影響。根據不同車型的性能和設計需求，可以開發上擺臂、下擺臂剛強度分析APP，考察不同的擺臂材料、上/下板厚度等對其剛強度的影響。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202501/attachment/cf64b4b0236d4ebcb5b60dd9c3c25e55.png" style="text-align: center">
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展開 基于SimSolid的蜂窩鋁板抗壓剛、強度分析
基于SimSolid的蜂窩鋁板抗壓剛、強度分析
sandwich.zip
1 引言
蜂窩板是由蜂窩芯和兩塊蒙皮復合而成。蜂窩芯有正六邊形、正方形、矩形等不同的形式。蜂窩板具有輕質、抗壓、減震、阻燃、保溫等一系列優點，因此被廣泛用于軍工、航天等行業。
2 傳統有限元蜂窩板仿真難點
傳統有限元針對蜂窩板仿真一般有兩種處理方式：
1. 抽中面，簡化成殼網格
該方式的難點在于抽中面，20*20六面體單包蜂窩板抽中面，中面嚴重破損。
2. 直接創建實體網格，四面體或者六面體
六面體單胞避免狹窄，使用實體網格網格數量將無法估量。
常規的做法是創建一個單包，然后陣列成整塊蜂窩板，但是這樣做同樣工作量巨大。
3 SimSolid的蜂窩鋁板抗壓剛、強度分析
3.1模型導入
600*600*60mm正六面體單胞夾芯蜂窩板。
3.2添加材料
鋁制蜂窩板，添加默認鋁材料。
3.3載荷與約束
添加一個靜態分析。底部全約束，頂部施加1000N載荷(合100Kg)。
3.4精度控制
3.5仿真結果
4 結論
這次SimSolid試用對鋁制蜂窩板進行了仿真分析，從模型導入到獲得結果不足5分鐘，效率非常高。傳統仿真針對蜂窩板仿真沒有理想的處理方式，可以使用SimSolid進行該類仿真。
展開 《汽車結構剛強度及疲勞分析》專業教材
本教程能夠讓剛入門的工程師快速進入到結構分析工作中，雖然試驗是必要的，但是對于CAE從業人員來說，快速掌握CAE分析技術、技巧也是頭等大事。
大概的目錄請見下文，了解內容詳情和詳細目錄請加VX。注：無法開發票，介意者就不要考慮了；因為無法開發票要求便宜點的，也不要考慮了；我是學生要求便宜點的，也不要考慮了，我被坑了幾次了。畢竟積累這些知識是需要大量的時間的，所以也請尊重知識付費。
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剛強度靜力學分析理論
如何將有限元理論和軟件界面操作，理論和工程中的相關參數的區別與聯系理解清楚可以觀看相關介紹課程，課程鏈接為：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15358
Mesh Free-眼鏡剛強度校核計算，附Abaqus計算結果對比
采用Mesh Free對某品牌眼鏡整體剛度、強度進行校核，如下圖所示，Mesh Free支持在不用做幾何清理的前提下進行計算分析，導入模型部件可以包含細節特征，比如螺釘上的倒角。
眼鏡定義了5種線彈性材料：鏡架主體采用鈦合金；眼鏡片采用樹脂；螺釘等連接件采用鋼；鼻托和鏡片扎線采用兩種不同的尼龍材料。
眼鏡腿一只固定，另一只向上掰，加力1N，模擬分析此種工況下眼鏡整體結構的剛度、強度。
Mesh Free所有接觸面定義為完全剛性連接，Abaqus作同樣處理，不考慮非線性因素，對比二者的線性計算結果。
Mesh Free給出的眼鏡最大變形為23.92mm，Abaqus的結果為23.46mm。
Mesh Free給出的眼鏡最大應力為303.4MPa，Abaqus的結果為308.3MPa。
談談Mesh Free使用感受：
雖然我常用ABQ，但是不得不說，對于包含細節幾何特征的復雜裝配結構建模分析，Mesh Free真的要比Abaqus高效的多。
據我了解Mesh Free的非線性也在大力的開發之中，目前已經支持經典塑性材料非線性、邊界條件非線性也可以設置滑動和一般的摩擦接觸。
對不熟悉常規有限元操作的結構設計人員來說，不用幾何清理、不用劃網格是極好的體驗。
關鍵是Mesh Free的結果也確實很準，目前的CAE無非是追求更準的基礎上算的更快，這兩點Mesh Free無疑是滿足的。
Mesh Free
Abaqus
展開 你不知道的CAE小常識（六）
你不知道的CAE小常識（六）
Ansys復合材料結構分析總結
分析篇
下面就我對碳纖維增強復合材料壓力容器分析過程中所做的工作，從復合材料材料參數轉化、復合材料強度準則、結構剛強度分析幾方面寫些我的心得，與大家共同探討。
1． 復合材料材料參數的轉化
單向纖維增強復合材料（也稱單向板）是指纖維按照同一方向平行排列的復合材料，是構成層合板和殼的基本元素，可認為是一種正交各向異性材料，也是一種橫觀各向同性材料（存在一個各向同性面），在進行有限元計算時，必須知道復合材料的彈性特性參數，并由彈性特性參數來計算正交各向異性材料的9個參數（在ANSYS程序中定義材料時所需3個彈性模量、3個泊松系數和3個剪切模量），單向復合材料特性的計算有許多種方法，主要的方法有Halpin-Tai的彈性力學方法，這種方法根據彈性理論將復雜的纖維與樹脂間的關系用一組方程來表示，通過求解方程組，解得彈性參數，我們使用的9個彈性參數的計算是通過單向復合材料的剛度矩陣轉化得到。
2． 復合材料強度準則
復合材料結構的受力及應力應變情況非常復雜，并要考慮各種應力應變的耦合和相互影響，復合材料強度破壞準則基于結構的宏觀破壞，一般來說復合材料的二次蔡-吳強度破壞準則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學出版社出版的蔡為侖先生的《復合材料設計》這一本書。
3． 復合材料結構剛強度分析
一般說來，復合材料結構總是受到空間力的作用，其應力分布是三維的，因此，復合材料結構的剛強度分析一般不宜采用復合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內的應力和橫向剪切應力，而忽略法向應力），同時，對于簡單的結構（如板、殼），可以得到彈性力學的一般解，而對于大多數結構來說，則必須用數值的方法計算，三維有限元分析是最常用的方法。
展開 CAE在汽車開發中到底用在了哪些地方？
剛強度分析
NVH分析
耐久性分析
碰撞安全分析
流體分析
我們一個一個來說。
2.1剛強度分析
剛度的概念是結構在正常工作時的許可變形量，用剛度表示結構抵抗變形的能力, 剛度是結構在外力作用下發生單位變形所需要的力。我們更關注變形量。簡單來說剛度好就是變形量不能大。
強度的概念是結構在正常工作時能承受的載荷，一般用工作應力的峰值來表示結構強度的水平。我們更關注應力是否超過材料本身的屈服極限或者強度極限。簡單來說強度好就是不能壞。
剛度和強度可能完全是同一個模型，只是我們關注的點不一樣而已。很多時候，工程師是兩個點（宏觀變形量，微觀應力）都關注的，因此，剛度強度也就不區分了，干脆合到一起，叫剛強度了。
剛強度分析最常見的樣子，就是給某個零件或者某個總成加一個力，看它有多大變形。
展開 Ansys復合材料結構分析總結（分析篇）
復合材料強度準則
復合材料結構的受力及應力應變情況非常復雜，并要考慮各種應力應變的耦合和相互影響，復合材料強度破壞準則基于結構的宏觀破壞，一般來說復合材料的二次蔡-吳強度破壞準則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學出版社出版的蔡為侖先生的《復合材料設計》這一本書。
3． 復合材料結構剛強度分析
一般說來，復合材料結構總是受到空間力的作用，其應力分布是三維的，因此，復合材料結構的剛強度分析一般不宜采用復合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內的應力和橫向剪切應力，而忽略法向應力），同時，對于簡單的結構（如板、殼），可以得到彈性力學的一般解，而對于大多數結構來說，則必須用數值的方法計算，三維有限元分析是最常用的方法。采用ANSYS程序對復合材料進行剛強度分析的步驟如下：
（1） 建立結構的幾何模型
由于復合材料分析單元一般都是六面體單元，因此，在建立幾何時要特別考慮到網格劃分的方便。
（2） 建立材料模型
根據復合材料材料參數建立單向復合材料材料模型，我所采用的是碳纖維增強復合材料，有兩種建立方法。
a. 若選擇單元為各向異性單元，則根據單向復合材料的剛度矩陣或柔度矩陣建立各向異性材料模型；
b. 若選擇層合單元，則可以建立相關的材料模型，如單向復合材料則可以建立正交各向異性材料模型
（3） 選擇單元類型并設置相關屬性
根據結構特征和計算要求，選擇不同的單元類型并設置單元屬性（各種單元的選擇依據請參考概述篇或ANSYS幫助文件）
（4） 網格劃分
在建立的幾何實體上進行網格劃分，對于復合材料，選擇六面體三維實體單元，定義單元屬性，分別指定不同的材料屬性，并保證材料坐標一致，運用有限元網格生成器進行網格劃分。
（5） 定義邊界條件
根據實際情況定義邊界條件。
展開 ANSYS知識普及12——如何分析復合材料（3）（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
復合材料強度準則
復合材料結構的受力及應力應變情況非常復雜，并要考慮各種應力應變的耦合和相互影響，復合材料強度破壞準則基于結構的宏觀破壞，一般來說復合材料的二次蔡-吳強度破壞準則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學出版社出版的蔡為侖先生的《復合材料設計》這一本書。
3． 復合材料結構剛強度分析
一般說來，復合材料結構總是受到空間力的作用，其應力分布是三維的，因此，復合材料結構的剛強度分析一般不宜采用復合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內的應力和橫向剪切應力，而忽略法向應力），同時，對于簡單的結構（如板、殼），可以得到彈性力學的一般解，而對于大多數結構來說，則必須用數值的方法計算，三維有限元分析是最常用的方法。采用ANSYS程序對復合材料進行剛強度分析的步驟如下：
（1） 建立結構的幾何模型
由于復合材料分析單元一般都是六面體單元，因此，在建立幾何時要特別考慮到網格劃分的方便。
（2） 建立材料模型
根據復合材料材料參數建立單向復合材料材料模型，我所采用的是碳纖維增強復合材料，有兩種建立方法。
a. 若選擇單元為各向異性單元，則根據單向復合材料的剛度矩陣或柔度矩陣建立各向異性材料模型；
b. 若選擇層合單元，則可以建立相關的材料模型，如單向復合材料則可以建立正交各向異性材料模型
（3） 選擇單元類型并設置相關屬性
根據結構特征和計算要求，選擇不同的單元類型并設置單元屬性（各種單元的選擇依據請參考概述篇或ANSYS幫助文件）
（4） 網格劃分
在建立的幾何實體上進行網格劃分，對于復合材料，選擇六面體三維實體單元，定義單元屬性，分別指定不同的材料屬性，并保證材料坐標一致，運用有限元網格生成器進行網格劃分。
（5） 定義邊界條件
根據實際情況定義邊界條件。
展開 干貨視頻 | ANSYS Mechanical產品介紹及機器人應用案例分享
視頻介紹
主要梳理自動化設備行業仿真需求點和機器人產品設計過程中的難點痛點問題；介紹基于ANSYS仿真軟件的機器人結構仿真解決方案；簡要的ANSYS Mechanical產品功能特點；分享機器人結構仿真應用案例，包括靜態剛強度計算、運動過程模擬、剛柔耦合動強度計算和模態振動計算。
通過視頻，工程師們可大致了解ANSYS結構產品功能；ANSYS在自動化設備行業的成功解決方案；并對機器人剛強度、運動過程和諧響應振動分析流程更加清晰。
視頻內容
● 自動化設備之機器人仿真解決方案；
● ANSYS mechanical產品功能簡要介紹；
● ANSYS機器人結構仿真應用案例分享；
● 總結與答疑。
展開 干貨視頻 | ANSYS Mechanical產品介紹及機器人應用案例分享
視頻介紹
主要梳理自動化設備行業仿真需求點和機器人產品設計過程中的難點痛點問題；介紹基于ANSYS仿真軟件的機器人結構仿真解決方案；簡要的ANSYS Mechanical產品功能特點；分享機器人結構仿真應用案例，包括靜態剛強度計算、運動過程模擬、剛柔耦合動強度計算和模態振動計算。
通過視頻，工程師們可大致了解ANSYS結構產品功能；ANSYS在自動化設備行業的成功解決方案；并對機器人剛強度、運動過程和諧響應振動分析流程更加清晰。
視頻內容
● 自動化設備之機器人仿真解決方案；
● ANSYS mechanical產品功能簡要介紹；
● ANSYS機器人結構仿真應用案例分享；
● 總結與答疑。
展開 
輪轂結構仿真CAE解決方案
1輪轂結構仿真需求分析
a.輪轂強度/剛度分析
通過輪轂結構的剛強度分析，可以獲得該輪轂在某工況載荷作用下，其強度/剛度是否能達到設計的性能要求。在輪轂結構分析中會涉及非線性問題分析包含非線性接觸問題分析。
b.輪轂疲勞分析
在輪轂強度分析的基礎上，將結果輸入到疲勞分析軟件中，并在其中定義疲勞載荷譜，材料疲勞特性等數據，進行疲勞計算，獲得彎曲/徑向工況疲勞壽命。
c.輪轂顯示動力學分析
主要模擬輪轂沖擊、碰撞等瞬間發生的物理現象。通過輪轂沖擊的CAE仿真分析可以預測產品的抗沖擊性能是否滿足設計要求。
d.輪轂優化分析
輪轂產品的結構中不僅存在強度與剛度不足問題，也會存在剛度與強度過量問題，即某些局部結構不必要地使用了過大的尺寸數據而導致材料浪費，重量增加，對成本、運輸和安裝都不利。
2輪轂結構仿真CAE解決方案
a.輪轂剛強度分析
通過ansys mechanical可以有效模擬輪轂彎曲工況強度的分析，預測結構易于損壞的關鍵部位。
b.輪轂疲勞分析
原輪轂根部最大等效應力為126.6MP；疲勞壽命系數為1.8，不能滿足設計要求；改進結構后輪轂根部最大等效應力為64.3MP； 疲勞壽命系數滿足設計要求。
c.輪轂顯式動力學分析
通過ANSYS STR強大的顯式動力學分析功能可以快速模擬輪轂的臺架沖擊試驗，從而預測產品的抗沖擊性能是否滿足設計要求。
d.輪轂優化設計分析
來源：安世亞太
展開 技術干貨丨基于仿真驅動的座椅結構正向設計方法研究
雖然鎂合金的力學性能低于鋼，但在比強度和比模量方面具有明顯優勢，且具有良好的鑄造性和較低的比熱容，適合用作輕量化座椅骨架材料。
傳統座椅設計方法依賴經驗試錯，耗時長且成本高，難以全面考慮各種工況。為此，提出了一種基于多學科多工況拓撲優化的方法，該方法在概念設計階段綜合考慮模態、剛度和沖擊工況等關鍵因素，通過仿真驅動設計優化，平衡性能、成本和重量。
2
座椅性能分析
在座椅結構正向設計過程中，首先需要明確座椅的使用工況和性能要求。如國家標準要求的汽車安全帶固定點及 ISOFIX 固定點系統及上拉帶固定點強度，C-IASA 或 C-NCAP 要求的沖擊強度，以及座椅骨架的靜態剛強度等。這些工況包括靜態負載、動態沖擊、振動等方面。
其中靜態負載工況主要考察座椅需要承受乘客的靜態重量，并保持結構的穩定性和耐久性。通過仿真分析，可以評估座椅在靜態負載下的應力分布和變形情況，確保結構的安全性和可靠性。如圖1所示，坐墊向下強度分析工況。要求坐墊骨架和骨架支架在受載后無破裂，高度調節結構和滑道鎖止結構無破裂，滑軌鎖止機構不失效，并可以打開。其他工況還包括靠背靜強度、頭枕靜強度、扭轉剛強度、橫向剛強度、側向剛強度、安全帶固定點強度等。
動態沖擊工況主要考察車輛在行駛過程中，座椅可能會受到來自不同方向的動態沖擊，如急剎車、碰撞等。通過仿真分析，可以模擬這些沖擊工況，評估座椅的吸能能力和乘客的保護效果。如圖2所示，正面碰撞分析工況。模擬車輛在正面發生碰撞時，座椅對乘客的保護效果。分析重點包括座椅的吸能性能、安全帶的約束效果等。其他工況還包括后碰、頭枕沖擊、20G沖擊、鞭打等。
展開 起重機主梁的優化設計
除此之外，還要考慮到由于小車啟動或者急停時帶來的沖擊，因此還要求主梁有一定的強度和剛度。
對起重機主梁的靜力分析固定載荷取極限工況，施加載荷處位于起重機主梁的中間位置，在受載位置附近創建rb2單元并施加集中載荷。約束梁兩端的安裝連接處。材料為Q235鋼。
對模型抽中面后進行加載，原模型極限工況結果如圖1所示：
圖1 原模型極限工況
由原模型分析結果可知最大應力70.6MPa，最大位移4.8mm，一階模態頻率7.2HZ。剛強度結果遠低于Q235材料的極限范圍，有較大優化空間。
由于主梁側板的應力值較小，考慮進行一些挖孔減重處理。采用拓撲優化以側面區域為設計空間，綜合考慮左、中、右側三個極限工況，以volumefrac為約束，最小化weighted comp為的目標。對優化結果提取并幾何重構后得到如圖2所示的模型：
圖2 拓撲優化幾何重構
為了更好地減重要求在剛強度不超過原模型的情況下采用尺寸優化尋求在設計允許范圍內的料厚最優分布，為了提高可制造性厚度離散化增量為0.1mm。在實際生產中，由于小車的激勵作用，起重機主梁通常的受載頻率取值范圍會在 2~5HZ，故要求優化后固有頻率不小于原模型的8HZ。尺寸優化后結果如圖3。
約束：Von.Mises應力<70MPa, Max disp<5mm, 一階模態頻率>8HZ。
展開 技術干貨丨基于仿真驅動的座椅結構正向設計方法研究
雖然鎂合金的力學性能低于鋼，但在比強度和比模量方面具有明顯優勢，且具有良好的鑄造性和較低的比熱容，適合用作輕量化座椅骨架材料。
傳統座椅設計方法依賴經驗試錯，耗時長且成本高，難以全面考慮各種工況。為此，提出了一種基于多學科多工況拓撲優化的方法，該方法在概念設計階段綜合考慮模態、剛度和沖擊工況等關鍵因素，通過仿真驅動設計優化，平衡性能、成本和重量。
2
座椅性能分析
在座椅結構正向設計過程中，首先需要明確座椅的使用工況和性能要求。如國家標準要求的汽車安全帶固定點及 ISOFIX 固定點系統及上拉帶固定點強度，C-IASA 或 C-NCAP 要求的沖擊強度，以及座椅骨架的靜態剛強度等。這些工況包括靜態負載、動態沖擊、振動等方面。
其中靜態負載工況主要考察座椅需要承受乘客的靜態重量，并保持結構的穩定性和耐久性。通過仿真分析，可以評估座椅在靜態負載下的應力分布和變形情況，確保結構的安全性和可靠性。如圖1所示，坐墊向下強度分析工況。要求坐墊骨架和骨架支架在受載后無破裂，高度調節結構和滑道鎖止結構無破裂，滑軌鎖止機構不失效，并可以打開。其他工況還包括靠背靜強度、頭枕靜強度、扭轉剛強度、橫向剛強度、側向剛強度、安全帶固定點強度等。
圖1坐墊向下強度工況
動態沖擊工況主要考察車輛在行駛過程中，座椅可能會受到來自不同方向的動態沖擊，如急剎車、碰撞等。通過仿真分析，可以模擬這些沖擊工況，評估座椅的吸能能力和乘客的保護效果。如圖2所示，正面碰撞分析工況。模擬車輛在正面發生碰撞時，座椅對乘客的保護效果。分析重點包括座椅的吸能性能、安全帶的約束效果等。其他工況還包括后碰、頭枕沖擊、20G沖擊、鞭打等。
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