1、汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目汽車車頂蓋的有限元分析班級(jí)12 車輛工程 (2) 班姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師智淑亞汽車車頂蓋的有限元分析隨著汽車時(shí)代的到來， 人民的生活因汽車普及而愈加便利，汽車已成為人類社會(huì)生活中不可缺少的工具， 汽車工業(yè)也已成為許多發(fā)達(dá)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)。汽車車頂蓋的生產(chǎn)是汽車制造的一個(gè)重要生產(chǎn)過程。在板材沖壓成形技術(shù)中， 以汽車覆蓋件為代表的大型薄板零件的沖壓成形技術(shù)已發(fā)展成為一個(gè)很重要的組成部分。ANSYS是一種融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁和聲學(xué)于一體的大型通用有限元軟件，廣泛應(yīng)用于水利、鐵路、汽車、造船、流體分析等工業(yè)領(lǐng)域，可在微機(jī)或工作站上運(yùn)行，能夠進(jìn)行應(yīng)力分析、熱分析、流場(chǎng)分析、電磁

2、場(chǎng)分析等多物理場(chǎng)分析及耦合分析，并且具有強(qiáng)大的前后處理功能。 ANSYS的流場(chǎng)分析求解模塊 FLOTRAN 基于能量守恒、 質(zhì)量守恒和動(dòng)量守恒 , 能求解流場(chǎng)速度、 壓力、溫度分布等參數(shù)。利用 ANSYS軟件對(duì)干氣密封面結(jié)構(gòu)處的流場(chǎng)進(jìn)行仿真分析， 能夠?yàn)楦蓺饷芊饷娼Y(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。一、車頂蓋的結(jié)構(gòu)與功用車頂蓋指車廂頂部的蓋板。 對(duì)于轎車車身的總體剛度而言， 頂蓋不是很重要的部件，這也是允許在車頂蓋上開設(shè)天窗的理由。 從設(shè)計(jì)角度來講， 重要的是它如何與前、后窗框及與支柱交界點(diǎn)平順過渡， 以求得最好的視覺感和最小的空氣阻力。當(dāng)然，為了安全車頂蓋還應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度， 一般在頂蓋下增加一

3、定數(shù)量的加強(qiáng)梁， 頂蓋內(nèi)層敷設(shè)絕熱襯墊材料， 以阻止外界溫度的傳導(dǎo)及減少振動(dòng)時(shí)噪聲的傳遞。車頂蓋通常分為固定式頂蓋和敞篷式頂蓋兩種， 固定式頂蓋是常見的轎車頂蓋形式，屬于輪廓尺寸較大的大型覆蓋件， 車身整體結(jié)構(gòu)的一部分。 它具有剛性強(qiáng)，安全性好，汽車側(cè)翻時(shí)起到保護(hù)乘員的作用，缺點(diǎn)是固定不變，通風(fēng)性能差無法享受到陽(yáng)光及兜風(fēng)的樂趣。敞篷式頂蓋一般用于檔次較高的轎車或跑車上， 通過電動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)移動(dòng)部分或全部頂蓋，可以充分享受陽(yáng)光和空氣，體驗(yàn)兜風(fēng)的樂趣。缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，安全性和密封性較差。敞篷式頂蓋有兩種形式，一種稱為“硬頂”，可移動(dòng)頂蓋用輕質(zhì)金屬或樹脂材料做成。另一種稱為“軟頂”，頂蓋用篷布做成。

4、二、利用CATIA 軟件繪制車頂蓋1、在 yz 平面進(jìn)行草繪2、在 zx 平面進(jìn)行草繪3、掃面輪廓線繪制曲面4、曲面繪制完成5、對(duì)曲面整體進(jìn)行拉伸并最終成型三、車頂蓋有限元分析1、啟動(dòng) Workbench并建立分析項(xiàng)目在 windows 系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”“所有程序” ANSYS13.0 workbench命令，啟動(dòng) ANSYS Workbench 12.0，進(jìn)入主界面。在 ANSYSWorkbench主界面中選擇 Units（單位）Metric(kg,m,s, ,A,N,V)命令，設(shè)置模型單位。雙擊主界面 Toolbox （工具箱）中的Component SystemsGeometry（幾何

5、體）選項(xiàng)即可在項(xiàng)目管理區(qū)創(chuàng)建分析項(xiàng)目A。在工具箱的Analysis SystemsModal 上按住鼠標(biāo)左鍵拖拽到項(xiàng)目管理區(qū)中，當(dāng)項(xiàng)目 A 的 Geometry 紅色高亮顯示時(shí)，放開鼠標(biāo)創(chuàng)建項(xiàng)目B，此時(shí)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)可共享。2、導(dǎo)入車頂蓋在 A2 欄的 Geometry 上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇ImportGeometryBrowse 命令，此時(shí)會(huì)彈出“打開”對(duì)話框。在彈出的 “打開” 對(duì)話框中選擇文件路徑， 導(dǎo)入文件，此時(shí)“？” 變成“”表示實(shí)體模型已經(jīng)存在。雙擊項(xiàng)目 A 中的 A2 欄 Geometry，此時(shí)會(huì)進(jìn)入到 DM界面，設(shè)計(jì)樹中 Import1錢顯示，表示需要生成，圖形

6、窗口中沒有圖形顯示。單擊Generate （生成）按鈕，即可顯示生成的幾何體。單擊 DM界面右上角的關(guān)閉按鈕，退出DM，返回到 Workbench主界面。形成的圖形如圖所示。3、添加材料庫(kù)雙擊項(xiàng)目 B 中的 B2 欄 Engineering Data項(xiàng)，進(jìn)入材料參數(shù)設(shè)置界面。在界面空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇 Engineering Data Sources 命令。在 Engineering Data Sources表中選擇 A3 欄 General Materials，然后單擊 Outline of Favorites表中 B12 欄的加號(hào)按鈕。4、劃分網(wǎng)格選中分析樹中的 Me

7、sh項(xiàng)，單擊 Mesh工具欄中的 Mesh Control Sizing命令，為網(wǎng)格劃分添加尺寸控制。單擊圖形工具欄選擇模式下的Box Select按鈕，然后再單擊選擇面按鈕。在分析樹中的Mesh 選項(xiàng)上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Generate Mesh命令，此時(shí)會(huì)彈出進(jìn)度顯示條，表示網(wǎng)格正在劃分，效果如圖所示。5、施加固定約束選擇分析樹中的 StaticStructural（ B5）項(xiàng)，單擊 Environment 工具欄中的 Supports Fixed Support 命令，為模型添加約束。單擊圖形工具欄選擇模式下的 Single Select 按鈕，然后再單擊選擇面按鈕。在

8、圖形窗口中選擇好面， 在參數(shù)設(shè)置列表中單擊 Geometry 后的 Apply 按鈕，完成選擇。效果如圖。6、結(jié)果后處理在 solution(B6) 項(xiàng)下可以設(shè)置求解模態(tài)數(shù)，求解方法等選項(xiàng)，本設(shè)計(jì)采用默認(rèn)設(shè)置，求解模型的前六階模態(tài)。選擇 Mechanical 界面左側(cè) Outline （分析樹）中的 Solution （B6）選項(xiàng)，此時(shí)會(huì)出現(xiàn) Solution 工具欄。求解總變形：選擇 Solution 工具欄中的 Deformation （變形） Total 命令，此時(shí)會(huì)在分析樹中會(huì)出現(xiàn) Total Deformation （總變形）選項(xiàng)。單擊 F2 快捷鍵，更名為 Total Deform

9、ation ，并在參數(shù)設(shè)計(jì)列表中設(shè)置參數(shù) Mode為 1。利用同樣的方法，添加其他的模態(tài)求解項(xiàng)，Total Deformation 2對(duì)應(yīng)二階模態(tài)， Total Deformation 3對(duì)應(yīng)三階模態(tài)，依次類推。7、求解并顯示求解結(jié)果在 Outline （分析樹）中的 Solution （B6）選項(xiàng)上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇 Solve （求解）命令，此時(shí)會(huì)彈出進(jìn)度條，表示正在求解，求解完后進(jìn)度條自動(dòng)消失。選擇 Outline （分析樹）中 Solution （B6）下的 Total Deformation-Mode 1選項(xiàng)時(shí)，此時(shí)在圖形窗口中會(huì)出現(xiàn)一階模態(tài)振型。利用同樣的方法觀察其他各階模態(tài)振型。效果如圖所示。一階二階三階四階五階六階8、結(jié)果分析通過實(shí)際的測(cè)量和簡(jiǎn)化 CATIA三維圖的繪畫， 再經(jīng)過 ANSYS前處理，施加約束及后處理后得到有效