ANSYS在汽车零部件设计中的应用.docxVIP

. .专业资料. ANS YS在汽车零部件设计中的应用 ANSYS 本文中非常具体的介绍了 Ansys仿真软件在一种零件中的应用。很有 借鉴作用。 1、发动机机体 发动机机体同时承受高着热负荷和机械负荷工作，本质上是多物理场 偶合工作体，ANSYS多物理场分析的功能为发动机的分析提供了完整 的解决方案。 ADAPC（公司用ANSYS详尽地进行了某V6发动机机体的热分析、结 构分析、动力分析和热-结构耦合分析（图 1, 2）。对产品开发作 用特别明确。 图13 V6发动机实物 图14发动机整体模型 1.1柄连杆机构运动件 活塞、曲柄连杆等运动件是高热/机械负荷部件，因为往复运动，其 质量对整个发动机性能非常重要。ANS YS分析热和机械载荷下的形状 及应力为设计提供依据。 图3曲柄连杆机构的柔体运动学、动力学分析 连杆强度向来是发动机设计关键，ANS YS柔体-柔体接触计算功能可 以准确模拟连杆与大头盖、主销、曲柄销间联合工作状况。这是ANSYS 系统分析功能和强大的接触功能体现。 ANS YS曲轴结构分析和模态分析功能计算出曲轴扭转与弯曲模态， 通 过频率优化达到减震效果。ANS YS的疲劳计算功能，精确的计算曲轴 传统疲劳强度，同时还可计算出曲轴的强度因子， 从而预测疲劳裂纹 的产生及疲劳寿命。应用ANSYS对曲轴轴颈及油膜进行流-固耦合分 析评价高曲轴的耐磨性。 曲轴连杆机构运动件的重量优化设计，不仅是节省材料及发动机重量 降低，运动件质量对改善发动机整体的工作状况特别有效， ANSYS形 状优化的功能可以对活塞内腔、活塞销孔、连杆形状、曲轴圆角和曲 柄臂尺寸进行优化设计 1.2机体： 缸盖、箱体、缸套 机体、缸盖的热分析特别重要，热疲劳是失效和“拉缸”主要原因， 为保证可靠性与耐久性，应用ANS丫鲂析机械和热负荷下的刚度、强 度是设计师的首选。ANS YS可准确地计算出机体的自振频率及模态。 以控制噪声源。此外ANSYS可模拟机体的热冲击实验、热-结构耦合 分析可计算出机械负载、热负荷双重作用下机体的变形，应力分布。 流体-结构偶合分析轴承油膜状态进行润滑系设计等等。 图4缸盖、箱体分析 图5上海柴油机公司利用ANSYS热分析功能模 拟某型号发动机机体热冲击实验，根据分析结果改进结构，效果明确。 1.3气机构： 进排气门、气门弹簧、摇臂、推杆、挺杆、凸轮轴、正时齿轮 配气机构影响发动机性能，要求进行精确计算。ANS YS系统分析能够 考虑配气机构中各个部件的弹性变形，从而取得比刚体假定更精确凸 轮-气门规律。 图6大连机车车辆厂利用ANSYS结构分析 找到了构摇臂座裂纹发生的原因。提出改进方法。 气门弹簧承受高频交变载荷，伴随着多气门设计的发展趋势，弹簧尺 寸限制更大，ANS YS非线性瞬态动力分析及疲劳分析的功能，可较 好地解决非线性变节距弹簧高应力破坏及疲劳损坏问题。排气阀受高 速冲击载荷、受高温燃气冲刷，ANS YS热-结构耦合分析可仿真，热 疲劳分析预测可靠性都是十分有效。 图7进气螺旋图 图8消声器热分析图 图9增压器涡轮分析 配气机构分析中存在着大量的接触问题，ANS YS高级接触单元、接触 向导、智能化接触参数设置的功能引导设计工程师方便、有效、快速 地进行配气机构的非线性分析，解除了计算者非线性参数选取试凑的 苦恼，大大加速了分析进度。 1.4进排气系： 空气滤清器、进排气道、增压器、消声器 进排气系统的设计关系到结构-热-流体-声的综合作用，是典型的多 物理场问题。ANSYS计算流体动力学可计算气道的流场分布、 压力分 布、温度分布、湍流动能、湍流耗散率，得到气道几何形状对进气效 率的影响，；通过ANSYS独一无二的流场优化功能，可使发动机由于 进排气阻力而造成的功率损失减至最低。 进排气系是汽车噪声的重要噪声源，ANS YS声场分析和声场优化可求 解出声压分布及分贝级别，通过对消声器的声-流体-结构耦合的优 化仿真，可大大降低排气噪声、减小排气阻力。增压器涡轮有轮 -轴 过盈配合、超高速旋转、和叶片振动等严格的工作条件， ANS YS协助 用户完美解决了工程中提出的多项技术问题。 1.5燃油供给系： 油箱、油泵、高压油管 燃油喷射和进气螺旋关系到燃烧充分和排放，ANS YS流体动力学分析 及优化功能允许设计师在物理样机制造之前考查多种气道方案得到 最优设计。 国家已经禁止化油器车销售，电喷技术普遍应用，通过电控实现智能 燃油供给，提高功率和控制排放，ANSYS多物理场仿真技术可模拟电 喷过程的“电一磁一结构多场耦合”的工作状况，为电喷系统的设计 提供了从性能评价到结构设计的完整解决方案。 图10散热片流-固耦合分析图 图11散热器模态分析 1.6冷却系： 冷却系设计焦点是结构、空气、水、油和热的流动