自行车停车架simsolid分析

0 引言

SimSolid是Altair 公司出的的一款新型有限元分析软件，具有不需要对几何图形进行简化、不需要画网格和超高计算速度的特点，给我们工程师在日常结构分析优化中提供了非常便捷的软件服务。此次分析对象为一款自己设计并用SolidWorks建模的自行车停车架。

1 分析对象简介

随着低碳出行逐渐深入人心，自行车出行量在城市总出行量中所占的比重不断上升，但与此同时高校、小区和地铁站等人流量较大场所的自行车停车难问题也日益凸显，而目前市面上常见的自行车停车架都有空间利用率低、停放效率低下、易被盗等较大缺点。本人设计了一种省时省力、能实现自动化存取、空间利用率高的直立交错式自行车停车架。三维示意图如图1、2所示

图1. 单个停车架结构三维示意图	图2. 停车架效果示意图

由于车身重量集中作用在托架底板上，底板托架需具备一定的抗弯曲能力，为了改善托架底板的结构，我们应用CAE对托架底板进行弹塑性有限元分析。底板托架所在位置如图3所示。

由于考虑到结构比较简单，初步就应用了solidworks的自带有限元插件进行了分析，刚开始直接进行的整车网格划分计算，在选择尽量大网格的情况下，因为是用笔记本做的，在选择尽量大网格的情况下，还是崩溃了好几次，后来没办法只对其中一个底板进行了分析，即使这样分析时间也到了十多分钟。其分析结果图如图3所示：

(a) 托架底板应力云图	(b) 托架底板应变云图
(c) 托架底板位移云图
图3. 托架底板solidworks有限元分析

有一次和一个朋友说到这个情况的时候，他给我推荐了simsolid，说是不需要画网格，运算速度还快。我怀着将信将疑的态度安装好后开始了分析。

首先和大部分有限元分析软件一样，都是导入模型，选择约束和加载荷等操作，这里为尽可能保证托架底板不发生失效，故选取车重的两倍载荷进行校核，即载荷以300N计。参数如图4所示：

图4：参数设置

在开始分析后就是我的震惊随之开始了，才花了十几秒的时间，就对整个车架分析结束了。不多说先上图。分析结果如图5、6所示。

图5. 底板位移云图	图6. 底板应力云图

由图可得最大位移出现在托架底板的前端，即承受车重载荷的位置，因此处为悬臂梁结构，承受载荷会产生较大弯曲。从分析结果最大位移量为1.2793mm，最大应力为85.798Mpa，未超过304不锈钢的屈服极限206Mpa，与上文SolidWorks插件分析结果相差不大，可得此结构满足设计要求，安全系数非常高。

       下面说说使用simsolid的感受吧。总而言之就是快，非常快。无论是从参数设置到结果产出，都很快。而且对硬件要求配置也不高，我使用的是五年前笔记本进行的分析，平时打开SolidWorks都要卡个一分多钟，但运行simsolid都没什么压力。相比较于传统的有限元分析软件如ANSYS、ABAQUS等来说，其高速、对硬件要求低的特性显得尤为明显。感觉要是能出一个汉化版的话，对刚接触有限元的学生和设备比较老但是又有有限元分析需求的群体会更加友好。