410_徐利_motionview在车架强度计算中的应用

1、 Altair 2010 HyperWorks 技术大会论MotionView 在车架强度计算中的应用徐利 昆山 215300捷安特（中国）摘要:对于自行车车架，设计工程师在车架制作、试验之前需要对其强度进行校核。本 文通过对车架冲击疲劳试验的模拟，应用 MotionView 的功能和应用方法提取冲击疲劳试验 的载荷，作为校核车架强度的工况。应用表明该软件能提取出精确的冲击疲劳试验的载荷，能够对车架的强度进行准确的校核以优化车架结构。 关键词: 车架，冲击疲劳试验，强度，模拟，工况，MotionView1 概述车架的应力计算与分析是车架设计的重要一环，它直接关系到车架设计的成功与否，及 品质的

2、好坏和成本的高低。以往应用材料力学和弹性力学的方法简化分解车架实验的受力和 约束状态，其计算结果与实际情况相差较大。在验算车架结构的强度与刚度时，为了可靠起 见，常常选择过大的安全系数，造成所设计的车架尺寸和重量偏大；另一方面，由于计算分析的粗略性，也可能出现某些薄弱环节或局部的强度、刚度不足。 自行车性能的优劣从骑行、安全和耐用 3 个方面衡量。自行车朝着美、轻、劳、新、廉几个方向发展，美是造型美观、色彩鲜艳、华丽而不俗；轻是自重轻、骑行轻；劳是强度高； 新是款式新、品种多；廉是成本低、竞争力强。这些都对车架的设计提出了越来越高的要求。 车架要在保障外形优美、舒适的前提下质量最小强度刚度最大

3、，车架的快速更新又要求车架的生产周期缩短，这些要求在车架设计初期对车架进行有限元分析，在车架制作之前预测车 架设计的优劣，避免试验之后才发现车架设计问题，大大缩短了研发周期。为了提高自行车 的核心竞争力，需要对车架的结构进行优化设计。2 多体动力模型的建立由于只关心车架坐垫和五通处的载荷，车架的模型可以直接在 MotionView 里建立刚体，但为了得到更精确的各管件的质量和转动惯量，本模型在 OptiStruct 里建立 fem 文件， 导入 MotionView 转为柔性体。 2.1 车轮花鼓中心偏心轮运动模型 - 1 - Altair 2010 HyperWorks 技术大会论图 1 车

4、轮花鼓中心偏心轮运动模型前后车轮的偏心距和半径是相同的，但转速不同，故要建立两个模型。由此可得到车架冲击疲劳试验 MotionView 模型中的加载荷曲线。 2.2 车架冲击疲劳试验多体动力模型 车架坐垫、五通、车首等处分别加载一定的质量载荷，前后车轮花鼓中心加载以上得到 的载荷曲线。图 2 车架冲击疲劳试验多体动力模型3 计算结果3. 1 提取载荷谱 本论文的思路是应用 MotionView 的功能提取车架坐垫和五通处的最大载荷，作为车架静态强度计算的工况。计算出的车架坐垫处的载荷谱如下： - 2 - Altair 2010 HyperWorks 技术大会论图 3 车架坐垫处的载荷谱 同样的

5、方法得到车架五通处的载荷谱。3. 2 输出最大载荷 应用 load_export 功能输出车架坐垫和五通处的载荷卡片。从Export 按钮，出现如下图所示面板。 FlexTools 菜单选择 Load图 4 Load Export 功能输出最大载荷4 分析与结论以上输出的载荷如下图所示：- 3 - Altair 2010 HyperWorks 技术大会论图 5 Load Export 输出的载荷将以上语句拷贝到有限元文件的放置载荷处即可计算车架的强度，注意力和力矩的 ID 号不能相同。应用 MotionView 输出的载荷与传统应用材料力学和弹性力学的方法简化分解得到的载荷相差较大，经试验验证

6、应用 MotionView 得到的载荷分析的结果与试验结果一致。因此证明了应用 MotionView 可以简单准确地模拟实验，Load Export 功能输出的载荷卡片 直接复制到有限元文件，能够快速准确地校核车架的强度以对车架进行优化设计。 5 参考文献1 车架测试标准 MotionView Application In Frame StrengthCalculationAbstract: In the paper, the frame shaking fatigue test is simulated. Applying the function of MotionView, pickup the loads, as the loads of the strength calculation. The analysis can exactly check the strength of the frame