ANSYS案例分析

 悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系统。悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性，是现代轿车十分关键的部件之一。

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采用2D 的计算模型，使用梁单元2-D Elastic Beam Elements (BEAM3)来等效车身，使用弹簧单元Spring-Damper Elements (COMBIN14)来等效车体的前后悬架支撑，使用质量块单元Structural Mass Element (MASS21)来等效车身质量。 

(1) 进入ANSYS（设定工作目录和工作文件） 

file→ Change Jobname→ Vehicle suspension system

(2) 设置计算类型

   ANSYS Main Menu:Preferences… → Structural → OK 

(3)  定义单元类型 

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete...

Add→Solid Beam→2d elastic 3,Apply;后选择Combination：Spring-damper 14→Apply;

然后选择Structural Mass：3D mass 21→OK.选择Type 2 COMBIN14，单击Options，将K3设定为2-D longitudinal，→OK；选择Type 3 MASS21 单击 Options…→K3 设定为 2-D w rot inert → OK → Close. 

(4) 定义实常数 

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Real Constants…→Add/Edit/Delete... →Add…→ 选择 Type 2 COMBIN14 → OK → Real Constants Set No. 1, K:35001.62(前悬架支撑的弹簧系数k1 = 35001.62) → Ok； Add…→ 选择 Type 1 BEAM3 → OK → Real Constants Set No. 2 AREA:5, IZZ:5, HEIGHT:5(梁单元参数，可以为任意值) → OK → Add… → 选择 Type 3 MASS21 → OK → Real Constants Set No. : 3, MASS:1440.57，IZZ:4742.27(质点的实常数) → OK → Add…→选择Type 1 BEAM3 → OK → Real Constants Set No. : 4（第4 号实常数） AREA:5, IZZ:5, HEIGHT：5(梁单元参数，可以为任意值) → OK → Add…→ 选择 Type 2 COMBIN14 → OK → Real Constants Set No. : 5（第5 号实常数）, K:37918.42 (后悬架支撑的弹簧系数k2 =37918.42) → Close (关闭Real Constants 窗口) 

(5) 定义材料参数

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Material Props → Material Models →Structural →Linear→ Elastic→Isotropic →EX=1.91E11，PRXY=0.3。OK，Density (定义材料密度) → DENS:0, →OK →关闭材料定义窗口

（6） 构造车体模型

生成节点

ANSYS Main Menu：Preprocessor → Modeling → Create → Nodes → In Active CS → Node number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0，0 Apply。同样输入其余 4 个节点坐标（最左端为起始点，坐标分别为（0，0.3，0）、（1.4，0.3，0）、（3.1，0.3，0）、(3.1,0,0) OK生成元素并分配材料类型、实常数

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Elements → Elem Attributes → Type 2 COMBIN14 → OK

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Elements → Auto Numbered → Thru Nodes → 点击 1，2 号节点，生成第1个单元→ OK

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Elements → Elem Attributes → MAT,1， TYPE,1 Beam3，REAL,2 → OK 

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Elements → Auto Numbered → Thru Nodes → 点击2，3 号节点，生成第2个单元 

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Elements → Elem Attributes → Type 3 MASS21 REAL,3 → OK 

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Elements → Auto Numbered → Thru Nodes → 点击3 号节点，生成第3个单元 

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Elements → Elem Attributes → Type 1 BEAM3 REAL,4 → OK 

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Elements → Auto Numbered → Thru Nodes → 点击3，4 号节点，生成第4个单元 

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Elements → Elem Attributes → Type 2 COMBIN14 REAL,5 → OK 

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Elements → Auto Numbered → Thru Nodes → 点击4，5 号节点，生成第5个单元      (7) 模型加约束

ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads →Apply →-Structural→ Displacement→On Nodes →选取1，5 号节点 → OK → 选择 Lab2: UX，UY → Apply；选取3 号节点→OK→选择 Lab2: UX → OK

 (8) 计算分析 

ANSYS Main Menu: Solution → Analysis Type → New Analysis → Modal→OK 

ANASYS Main Menu：Solution → Analysis Type→Analysis Options→[MODOPT]BLOCK Lanczos，No. of modes to extract:5 Expand mode shapes:Yes,Number of modes to expand :0→OK→弹出 Block Lanczos Method 窗口中：Start Freq：0.001，End Freq：100→OK

ANASYS Main Menu：Solution→Solve→Current→OK

(9) 计算结果

ANSYS Main Menu：General Postproc → List Results → Detailed summary（读取模态频率）

（10）命令流

/PREP7    进入前处理

ANTYPE,MODAL  设定为模态分析

MP,EX,1,1.9E11      定义1 号材料的弹性模量

MP,DENS,1,0     定义1 号材料的密度，设置为零，则材料对振动不起作用

MP,PRXY,1,0.3    设定1 号材料的泊松比

ET,1,BEAM3      选取单元类型1(梁)

ET,2,COMBIN14,,,2   选取单元类型2(弹簧)

ET,3,MASS21,,,3    选取单元类型3(质量块), 设置KEYOPT(3)=3

R,1, 35001.62      设定实常数No.1，前悬架支撑的弹簧系数k1 = 2400

R,2,5,5,5      设定实常数No.2，梁单元所需要的参数(这里可以设定为一个任意值)

R,3, 1440.57, 4742.27    设定实常数No.3，MASS=100, IZZ=1600，当KEYOPT(3)=3 时

R,4,5,5,5       设定实常数No.4，梁参数(任意)

R,5, 37918.42    设定实常数No.5，后悬架支撑的弹簧系数k2= 2600

N,1    生成节点1

N,2,,0.3    生成节点2

N,3,1.4,0.3  生成节点3

N,4,3.1,0.3   生成节点4

N,5,3.1     生成节点5

TYPE,2    设定弹簧单元

E,1,2     生成前悬架支撑(弹簧单元)

MAT,1    设定为材料No.1

TYPE,1    设定单元No.1，即梁单元

REAL,2   设定实常数No.2

E,2,3     生成前车体(梁单元)

TYPE,3   设定质量块单元

REAL,3    设定实常数No.3

E,3        生成质量块单元

TYPE,1     设定梁单元

REAL,4    设定实常数No.4

E,3,4      生成后车体(梁单元)

TYPE,2    设定弹簧单元

REAL,5   设定实常数No.5

E,4,5     生成后悬架支撑(弹簧单元)

D,1,UX,,,5,4,UY    对节点1 以及节点5 施加UX 以及UY 固定的位移约束

D,3,UX      对节点3 施加UX 固定的位移约束

FINISH    结束前处理

/SOLU   进入求解模块

MODOPT,LANB,5,0.001,100    设定LANB 方法求解，可求5 阶，频率范围0.001~100

SOLVE   求解

*GET,FREQ1,MODE,1,FREQ   提取第1 阶模态共振频率，并赋值给参数FREQ1

*GET,FREQ2,MODE,2,FREQ   提取第2 阶模态共振频率，并赋值给参数FREQ2

*STATUS       列出所有参数的内容

班级：机09-4

学号：09103425

姓名：翟福强