采用ANSA的车轴轴轮网格划分

高质量六面体网格在轴轮强度和刚度分析中的应用：利用ANSYS Meshing (ANSA)

概述

在汽车设计与分析过程中，轴轮结构的设计与性能评估对于确保车辆行驶稳定性、操控性能和安全至关重要。轴轮不仅需要精确模拟其复杂的工作环境，包括与其他零部件的相互作用，还需要具备高度的计算效率以满足工程周期的时间限制。本文以一款典型轴轮为例，探讨了如何在ANSYS Meshing (ANSA) 软件中采用高质量六面体网格对轴轮进行空间几何的精细划分与网格生成，以提升强度和刚度分析的准确性和计算效率。

轴轮的空间几何与网格需求

轴轮结构描述为近似轴对称，但在法兰处存在多个不可忽略的孔洞。内圈槽的具体形状与复杂度可能依据设计要求进行简化，通常情况下，轴轮划分为半对称结构进行网格划分，以显著提升计算效率并减小网格生成的时间成本。透析轴轮轮廓图（图1），主要考虑其轴对称性，沿着中心平面切分为两半完成初步的几何分解。

在网格生成时，主要关注除法兰区域外部分作为绕中心轴可视为旋转面域的部分。对于非法兰区域（图2），采取先将几何模型分割为成对的复制品，并选择合适的矩阵算法（例如MAP算法）独立生成高品质的六面体网格（图3和图4）。这也包括采用多边柱网格来拟合非对称边界条件的复杂区域。

图形实例及网格操作




图5展示的是通过SYM称平面复制并生成的单一半轴轮网格的实例。具体操作中，在两个立体模型（两个半轴轮）之间进行了一对转换，通过Grids>paste>auto>visible功能将对称面上的节点自动粘贴，确保几何结构的一致性。通过节点粘贴，完成了最终轴轮完整体网格的构建（图6）。

结构分析和计算效率

采用高质量六面体网格的目的是解决四面体网格在复杂接触分析中的不稳定性和收敛性问题。六面体网格不仅提供相等的节点质量与分度原则，还具备更高的一致性和稳定性，适用于轴轮分析中的诸多非线性模拟，如接触、疲劳和动态性能评估。通过细致的网格设计和高效的节点粘贴策略，可以显著提升数值模拟过程中的精度与计算效率。