SOLIDWORKS Simulation对汽车轮毂进行线性静态应力分析

本期和大家分享使用SOLIDWORKS Simulation对汽车轮毂进行线性静态应力分析，评估其在静止承载状态下的结构强度与变形情况，达索系统SOLIDWORKS Simulation完全集成于达索系统SOLIDWORKS软件环境中，无需另开软件、无需另学界面，真正实现“设计仿真一体化”。

创建静态算例和材质添加

在达索系统SOLIDWORKS中打开轮毂三维模型后，首先激活Simulation插件，点击菜单栏“工具”>“插件”，勾选“SOLIDWORKS Simulation”并确认。激活后，单击顶部Simulation选项卡，选择“新算例”，在弹出窗口中选择“静态”，输入算例名称（如“轮毂静态应力分析”），点击确定完成创建。

在Simulation算例树中，右键点击零件名称，选择“应用/编辑材料”。轮毂通常采用6061铝合金制造。亦可在CAD建模环境内指定材料，系统自动将材料信息带到Simulation环境。

添加夹具和载荷

夹具设置是决定分析成败的关键步骤，它模拟了轮毂在真实世界中与车辆的连接方式。轮毂通过轮胎接触地面，在汽车静止时，轮毂接触面可视为受到固定约束。

轮毂在静态工况下主要承受两类载荷：只要是车身的垂直重力，。右键点击“外部载荷”，选择“力”，在受力面上施加垂直方向的合力约4000N。

网格化模型和结果解读

网格划分是有限元分析的核心步骤，直接影响结果精度和计算时间。右键点击“网格”，选择“生成网格”。初学者可直接使用automesher自动网格划分工具，通过滑块调整网格密度——元素越小，结果越准确但计算时间越长，需要在精度和效率之间取得平衡。

网格划分完成后，点击算例树顶部的“运行”按钮。求解器将自动解算复杂的线性方程组，整个过程通常仅需数分钟。

观察分析结果

在实际使用中，轮毂的受力状态随车轮转角位置不同而变化。以本例，存在两种典型临界停放状态：

状态一：支撑面中心位于两辐板之间的窗口中心线上。 此时，载荷主要由离受力窗口最近的两个辐板承担。

状态二：支撑面中心位于辐板中心线上。 此时，载荷主要由一个辐板直接承担，辐板上的应力分布更加集中。

在达索系统SOLIDWORKS Simulation中，可以快速复制两种分析类型，并实现分析对比。

达索系统SOLIDWORKS Simulation除了提供了静应力外，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，可以假设载荷缓慢施加且材料处于弹性范围内，覆盖绝大多数机械零件的使用场景。通过虚拟测试CAD模型，设计者可以在制作物理样机之前发现潜在设计问题，大幅缩短研发周期、降低试错成本。