北京航空航天大学交通学院汽车工程系主任 刘献栋

在工程技术领域内 经常会遇到两类典型的问题。第一类问题是研究对象称为离散系统。离散系统是可解的 但是求解复杂的离散系统需要依靠计算机技术。第二类问题是研究对象称为连续系统。在求解过程中可以建立描述连续系统的基本方程和边界条件 通常只能得到少数问题的解析解。对于大量实际工程问题 需要近似算法求解。在寻找近似解法的过程中 工程师和数学家从两个不同的路线得到了相同的结果 即有限单元法。

有限单元法的形成可以追溯到20世纪50年代 它的形成直接得益于土木结构分析中的矩阵位移法和在飞机结构分析中所获得的成果。从20世纪60年代中期以来 人们对有限元理论方法及应用进行了大量的研究 不但拓展了有限单元法的应用领域 还开发了许多通用或专用的有限元分析软件。产品主要的研究领域有计算方法、高精度单元、多物理场耦合与复杂材料模型和多物理场耦合与复杂材料模型。

目前 汽车行业使用较多的通用有限元软件主要应用于结构分析、动力学分析、非线性分析和通用结构分析等。与车轮相关的部分专用有限元软件有 用于金属板料成形分析的Deform、Atuoform、DYNAFORM 用于焊接与热处理分析的SysWeld。

有限元技术在车轮设计中的应用广泛。其工作思路是

1、建立其三维数模 Solidworks或其他软件

2、划分有限元网格 离散化

3、施加材料属性、构建边界条件、载荷条件