摘 要

本文主要介绍了根据轮毂的二位图纸，用CATIA软件进行铝合金轮毂的三维建模。 ANSYS有限元法的分析方法、功能以及有限元分析软件未来的发展。其中重点介绍了在机械工程领域使用ANSYS软件解决汽车铝合金轮毂有- 1 -限元分析的步骤、方法及注意事项。对轮毂的静力分析以及模态分析作出了阐述，通过ANSYS13.0软件的前处理模块、分析计算模块、后处理模块对不同的分析进行相应的边界条件定义和求解，从而改善轮毂的应力分布，消除应力集中，提高其强度，并找出轮毂振动周期，改进振动频率。

有限元分析法是解决以上复杂的工程分析计算问题的有效途径，通过对轮毂设计的有限元分析，得到关键部位的应力应变场，从而达到对材料的充分利用，达到最合理的性能，改善轮毂的接触应力分布，消除应力集中，提高其接触强度，降低了通过实验的方法来进行轮毂设计与优化的成本，并且有限元分析方便，提高了计算精度，使整个设计周期变短，以满足设计的要求。

关键词：CATIA 轮毂的三维建模 ANSYS13.0 静力分析 模态分析

Abstract

The paper mainly introduces the three-dimensional modeling of aluminium alloy hub using software CATIA, based on the 2-bit drawing of hub. And then we demonstrates the analysis method of finite element using software ANSYS, its function and future development The paper stresses that how to use the ANSYS to handle the finite element analysis of car’s aluminium alloy hub in term of the Mechanical Engineering field. In addition, we analyze the static, contact stress and modal of hub. By using modules of preprocessing, computation and late-processing of ANSYS3.0, we define the corresponding crisis condition and resolution for different analysis. The process aims at improving the stress distribution of hub, removing the concentration of stress to improve hub’s intensity. And the vibration cycle is expected to improve the vibration frequency.

The analysis of finite element is an effective approach to handle the complex problems of computational analysis above in the practical project. The method shows many advantages in many aspects. By the method , the stress strain fields of important pats can be obtained so that we can make good use of the materials . At meantime, the properties can be optimized and the contact stress will also be improved. Moreover, the analysis method saves the cost of hub’s design and improvement instead of the traditional experimental methods. That is, this method is much more simple, precise and efficient.

Key words: CATIA, three-dimensional modeling of hub，ANSYS3.0，static analysis，contact stress analy

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目录 Ⅲ

第一章 绪论 1

1.1 CATIA 简介 1

1.1.1 CATIA V5软件特点 1

1.1.2 CATIA的应用领域 2

1.1.3 CATIA 软件模块组成 3

1.2 有限元分析方法简介 4

1.2.1ANSYS 软件简介 5

1.2.2 ANSYS 分析的基本步骤 6

1.3铝合金轮毂行业现状和发展趋势 6

1.3.1铝合金轮毂行业现状 6

1.3.2铝合金轮毂发展趋势 7

1.4 毕业设计课题名称 7

1.5 设计内容与要求 7

第三章 轮毂的三维建模 9

2.1 零件设计流程简介 9

2.2轮毂的建模步骤 9

2.3轮毂立体建模 12

第三章 轮毂静态弯曲应力有限元计算 16

3.1 CATIA导入Proe 16

3.2轮毂的LUNGU0533.igs导入ANSYS 17

3.3导入模型生成实体 18

3.4 轮毂的有限元分析 19

3.4.1模型参数设定 19

3.5 网格划分 21

3.5.1网格概论 21

3.5.2网格划分的具体步骤 21

3.6 有限元分析 22

3.6.1轮毂模型的边界条件 22

3.7分析求解 25

3.7.1求解具体步骤 25

3.7.2结果分析 27

3.7.3改变轮毂轮辋厚度参数 28

第四章 轮毂的模态分析 30

4.1 模态分析步骤简介 30

4.1.1建模 30

4.1.2施加载荷和求解 30

4.1.3扩展模态 31

4.1.4查看结果 31

4.2 模态求解的过程 31

4.3 动画显示模态形状 35

4.4 保存文件 35

4.5模态分析 36

第五章 总结与收获 37

致谢 39

参考文献 41

附录 42

第一章 绪论

1.1 CATIA 简介

CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写，是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM一体化软件，居于世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位。CATIA软件是法国达索飞机械制造公司设计开发的软件，它具有强大的设计、分析、模拟加工制造和设备管理等功能，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子/电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动了企业竞争力和生产力的提高。其设计工作台有60多个，几乎涉及设计工作的所有方面，从草图设计、零件装配、有限元分析、加工模拟、人机工程、管道设计到工厂设计，任何一个做设计的人，都可以在CATIA软件中找到自己所需要的设计工作台。但是由于CATIA软件在最初的时候是运行在UNIX操作系统中的，因此，在个人用户中并没有得到广泛的推广。从CATIA V5推出基于Windows操作系统的版本后，接受和使用CATIA的人才逐渐多了起来，用户也越来越体会到CATIA软件功能的强大。如果把CATIA和DELMIA、ENOVIA、SIMULIA结合在一起使用，就可以在设计领域攻无不克、战无不胜了。

1.1.1 CATIA V5软件特点

CATIA V5是围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的软件，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。CATIA V5软件具有如下特征：

1、重新构造的新一代体系结构