一、本文中使用的軟件簡介

　　1 Pro/ENGINEER的簡介：

　　1985年，PTC公司成立于美國波士頓，開始參數化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER誕生了。經過20余年的發展，Pro/ENGINEER已經成為三維建模軟件的領頭羊。目前已經發布了Pro/ENGINEER wildfire5.0。PTC的系列軟件包括了在工業設計和機械設計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產品數據管理等等。Pro/ENGINEER還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產品開發環境。

　　2 有限元分析軟件ANSYS的簡介：

　　ANSYS是在20世紀70年代由ANSYS公司開發的工程分析軟件。開發初期是為了應用于電力工業，現在已經廣泛應用于航空、航天、電子、汽車、土木工程等各種領域，能夠滿足各行業有限元分析的需要。

　　ANSYS軟件主要包括三個模塊：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模塊。前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網格劃分工具，用戶可以方便地構造有限元模型;分析計算模塊包括結構分析(可進行線性分析、非線性分析和高度非線性分析)、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質的相互作用，具有靈敏度分析及優化分析能力;后處理模塊可將計算結果以彩色等值線顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示(可看到結構內部)等圖形方式顯示出來，也可將計算結果以圖表、曲線形式顯示或輸出。軟件提供了100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結構和材料。

　　二、系統的問題

　　輪式裝載機作業時載荷變化甚大，為保證作業穩定性，均不設彈性懸掛裝置，但為了裝載機在不平路面上行駛時，四個輪胎都能著地，以提高整機的穩定性和牽引性，應允許有一車橋能隨路面不平作相對擺動。現代的輪式裝載機大多把后橋作為擺動橋，它固定在副車架上，副車架用縱向鉸接銷與后車駕相連。對于鉸接式裝載機，空載時，后橋載荷占整機重量50%——55%，滿載時后橋載荷占整機重量25%——35%，因此有必要對其進行有限元分析。

　　三、實體模型的建立和導入

　　在本文中通過Pro/e3.0建立付車體的三維模型。如圖1所示。然后使用ANSYS和Pro/e的接口(1、Pro/e圖形的導出按鈕，如圖2;2、ANSYS圖形的導入按鈕，如圖3。)，將副車架的三維圖導入ANSYS中，如圖4所示。

　　圖1                                                 圖2

　　圖3                                                 圖4

　　四、分析的過程

　　定義分析類型為Structural，定義單元類型為Solid45(該單元用于構造三維實體結構。單元通過8個節點來定義，每個節點有3個沿著xyz方向平移的自由度。單元具有塑性,蠕變,膨脹,應力強化,大變形和大應變能力。)定義材料的彈性模量E=2.07e5MPa，泊松比μ=0.3，密度ρ=7.8e-9Tn/ 。

　　網格劃分采用網格劃分工具，在網格劃分工具中設置單元的屬性和劃分單元的長度。由于本例的模型不太規則，所以選擇自適應網格劃分的方式，設置智能劃分的數值為5。總共劃分為54570個單元如圖5所示。

　　圖5

　　載荷的施加首先施加z方向的位移約束，由于副車架地板中間部分與后橋通過螺栓緊密結合在一起，所以我們把z方向的位移約束施加在副車架地板的中間部分的664個節點上，如圖6所示。然后施加力，后車架通過兩個鉸接銷把重力施加在副車架上。空載時，后橋載荷占整機重量50%-55%，滿載時后橋載荷占整機重量25%-35%，因此我們選擇占整機重量的55%，來計算副車架的受力情況。施加的力載荷如圖7所示。紅色箭頭表示施加在節點上的力。

　　圖6                                                圖7

　　根據求解問題所劃分單元和節點的多少，ANSYS將會花一定的時間對問題進行求解。

　　使用通用后處理器來觀察計算結果，圖8是節點總的位移情況。通過觀察圖8，我們可以知道，總的最大位移在圖形中的紅色區域位移值為0.447107mm。

　　圖8

　　總的應力情況如圖9所示，圖形中紅色區域的應力值最大，最大值為73.702MPa，遠小于材料的需用應力。

　　   圖9

　　五、結語

　　機械結構的零部件，其形狀是復雜多變的，如果利用ANSYS的制圖工具來建造復雜的模型，這樣就會花費很多的時間和精力。因此，在進行仿真分析時，我們可以按照本文所使用的方法，直接利用制圖軟件和ANSYS的接口，把已經建造完成的模型直接導入到ANSYS中。這樣做就不需要在ANSYS中重復建造模型，節約了很多時間，讓我們有更多的時間和精力，去完成后續工作。