基于midas MeshFree的大学生方程式赛车轮辐设计与分析

中国大学生方程式汽车大赛（简称“中国 FSC”）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分 赛事环节的比赛。

汽车轮辐的稳定性直接影响到车辆行驶的舒适性与安全性，所以轮毂的设计与分析一直是重中之重，该案例运用midas MeshFree对轮辐进行拓扑优化并对其进行静力分析，并与A软件的分析结果进行对比来验证设计与结果的准确性。

1、首先，在三维建模软件中画出轮辐的毛胚图。

2、打开 midas MeshFree，将轮辐模型导入。

3、添加材料，因轮辐对强度和质量要求较高，故选用高强度的 6061 铝作为材料。

4、施加约束，对 10 个螺栓孔施加固定约束。

5、施加载荷，对中间 5 个轮毂螺栓孔施加扭矩与垂直载荷。

6、设置好后求解，对模型进行优化。如下为减重 60%的模型。

7、为验证准确性，采用 A软件对其进行优化，施加相同约束与载荷，结果如下，可以看出优化后的模型十分相似，验证本软件的准确性。

8、根据优化后的模型以及实际需求，对其重新建模，如下。

9、再次用 midas MeshFree 对其进行静力学分析，后得到位移云图与应力云图。

位移云图

应力云图

10、同样在 A软件中施加相同约束与载荷，对位移与应力结果进行查看。

位移云图

应力云图

11、经过分析，轮辐最大应力为 52Mpa,最大变形为 0.09mm，符合设计要求。

12、通过对比，我们可以得出应力差值为 1Mpa,变形差值为 0.01mm，误差较小，满足精度要求。