总结SolidWorks的仿真分析相关知识

小小红太阳

     根据上述原则，并经由多次验算，选择平衡车轮架的壁厚尺寸x1、内部加强筋的宽度尺寸x2、上部连接孔的外径尺寸x3为设计变量（各变量见图1），各变量的取值范围分别为：20≤x1≤30、30≤x2≤40、200≤x3≤240。优化的约束选择平衡车轮架的最大von mises应力为变量，安全系数大于即是1.7（270/1.7=159MPa），选择平衡车轮架的质量为目标。平衡车轮架优化前后变量、约束和目标等相关对比数据。

    为得到知足强度要求且重量最轻的平衡车轮架，采用SolidWorks中集成的结构优化功能对平衡车轮架的结构进行优化。在不改变与车轮组和上部连接孔等连接部门不变的条件下，减轻平衡车轮架的重量，所以选择平衡车轮架的质量为目标函数4优化设计

，平衡车轮架因为车轮架侧向载荷和使用载荷的共同作用，在内部加强筋与上部连接孔的连接处泛起了最大应力，其值为151MPa，其他较大应力主要分布在内部加强筋和各圆角过度处，其值基本在100MPa以下。
仿真结果
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平衡车轮架有限元网格模型
    为保证有限元的分析精度，对模型的螺栓孔、螺纹孔等细小结构进行了简化。对应力较大部位进行局部的网格控制用以细化网格，离散单元选择二阶实体单元，并且选择基于曲率的网格功能，有效的进步了分析精度并控制了有限元模型的规模。所形成的平衡车轮架有限元模型如图2所示，共有159739个网格和255152个节点。


    用SolidWorks建立的某平衡车轮架结构如图1所示，该平衡车轮架两端与45°圆型轴承箱车轮组相连，中间圆孔与平衡车轮组上部的法兰盘和连接轴相连接。平衡车轮架采用ZG270-500材料锻造而成，其屈服强度σs≤270MPa，抗拉强度σb≥500MPa，质量为655kg。

    SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统，有超过4000所大学采用SolidWorks进行科研与教授教养工作。SolidWorks对每个使用者来说，易学易用。它包括零件设计、二维工程图的自动天生和虚拟装配功能，此外SolidWorks开发商和世界很多闻名软件公司都有合作伙伴关系，使之成为一个完全开放的系统，为后续虚拟加工、有限元分析、运动学和动力学分析以及产品数据治理等提供必要的信息。
   把车轮组的线接触许用轮压和最大水平侧向力的计算结果，通过远程载荷的方法，分别施加至平衡车轮架两端半圆圆柱面上，且根据平衡车轮架与上部连接轴的连接情况，将其简化为固定铰链连接，施加于中部圆孔之上，完成载荷与边界前提的施加。并选择使用惯性卸除选项，用以避免计算过程中无约束方向上的载荷。
    水平侧向载荷为：Ps=1/2·∑P·λ=0.5×862×0.2=86.2kN其中，∑P取车轮线接触许用轮压，λ：水平侧向载荷系数（0.05-0.2）。
    在起重机大车运行跑偏时，轨道侧面与车轮轮缘或水平导向轮之间会产生水平侧向力。水平侧向力对起重机车轮组及平衡车轮架有着不良影响，实际计算中，其水平侧向载荷Ps的简化计算。
    车轮架承受的主要载荷主要有垂直载荷和水平侧向载荷，垂直载荷取与其相配套的车轮组车轮的最大许用线接触应力。该平衡车轮架所用车轮最大许用线接触应力：与材料有关的许用线接触应力常数K1=7.8N/mm（材料为ZL-B：σb≥910MPa），车轮直径D=φ630mm，车轮有效接触长度L=120mm，转速系数C1=1.17，工作级别系数C2=1.25，则：线接触许用轮压为：PC≤K1·D·L·C1·C2=7.8×630×120×1.17×1.25=862kN。