聚焦汽车行业：SOLIDWORKS Simulation怎样破解轮毂分析难题？

如何运用SOLIDWORKS Simulation来开展汽车轮毂的线性静态应力分析工作，借此评估轮毂在静止且承载状态下的结构强度表现以及变形状况？值得一提的是，达索系统的SOLIDWORKS Simulation与达索系统SOLIDWORKS Design软件环境实现了无缝集成，使用过程中无需额外开启其他软件，也无需重新学习新的操作界面，真正达成了“设计仿真一体化”的便捷体验。

01创建静态算例和材质添加

于达索系统SOLIDWORKS里开启轮毂三维模型后，第一步要激活Simulation插件。点击菜单栏中的“工具”选项，再选择“插件”，勾选“SOLIDWORKS Simulation”后确认。激活该插件后，单击顶部Simulation选项卡，接着选取“新算例”，在弹出的窗口里选择“静态”，输入算例名称（例如“轮毂静态应力分析”），点击确定即可完成创建。

在Simulation算例树中，右键单击零件名称，选择“应用/编辑材料”。轮毂一般采用6061铝合金来制造。也可以在CAD建模环境中提前指定材料，这样系统会自动把材料信息同步到Simulation环境

02添加夹具和载荷

夹具设置作为决定分析能否成功的关键环节，其作用是模拟轮毂在现实世界中与车辆的连接情形。轮毂借助轮胎与地面接触，当汽车处于静止状态时，轮毂接触面可看作是受到固定约束。

轮毂在静态工况下主要承受两类载荷，其中之一便是车身的垂直重力。右键单击“外部载荷”，选择“力”，在相应的受力面上施加垂直方向的合力，大小约为4000N 。

03网格化模型和结果解读

网格划分作为有限元分析的关键核心步骤，对结果精度和计算时间有着直接影响。右键单击“网格”，选择“生成网格”选项。对于初学者而言，可直接运用automesher自动网格划分工具，借助滑块来调节网格密度——元素尺寸越小，结果越精准，但计算耗时也会越长，所以要权衡好精度与效率的关系。

完成网格划分后，点击算例树顶端的“运行”按钮。求解器会自动求解复杂的线性方程组，整个求解过程通常只需几分钟。

04观察分析结果

在实际应用场景里，轮毂的受力情况会随着车轮转角位置的变化而有所不同。就本例而言，存在两种典型的临界停放状态：

状态一：支撑面中心处于两辐板之间的窗口中心线位置。此时，载荷主要由距离受力窗口最近的两个辐板来承受。

状态二：支撑面中心位于辐板中心线位置。此时，载荷主要直接由一个辐板承担，该辐板上的应力分布更为集中。

在达索系统SOLIDWORKS Simulation中，能够快速复制这两种分析类型，并进行对比分析。

达索系统SOLIDWORKS Simulation除了具备静应力分析功能外，还提供频率、热力、屈曲、疲劳、非线性、线性动力、跌落、压力容器等多种分析功能。静态分析作为基础分析类型，可假定载荷缓慢施加且材料处于弹性范围内，能覆盖绝大多数机械零件的使用场景。借助对CAD模型进行虚拟测试，设计者能在制作物理样机之前发现潜在的设计问题，从而显著缩短研发周期、降低试错成本。