自行车停车架simsolid分析

引言

SimSolid作为Altair公司的创新之作，提供了一种革命性的有限元分析解决方案，无需对几何形状进行简化，无需网格生成，实现了计算速度的极大提升，为工程师在结构分析优化中的日常工作带来高效便捷的服务体验。本文聚焦SimSolid在分析设计的一种直立交错式自行车停车架中的具体应用与性能评估，探究其解决传统软件在实际工程应用中所存在问题的优异表现。

分析对象简介

在全球低碳出行理念的推动下，自行车骑行量所占社会出行总比重持续增长，但在高校、小区、地铁站等人口密集地区，自行车的停车问题变得日益严峻，市面上现存的停车架多存在空间利用率低、停放效率不足、易被盗等问题。本文设计了一种自动化存取、空间高效利用的直立交错式自行车停车架，其三维示意图如图1、2所示。垂直交错式的设计旨在减少占地面积，优化空间使用效率，消除占用宝贵城市空间的局限性。

重点分析目标聚焦于停车架底板结构，鉴于车身重量主要作用在托架底板上，底板托架的抵抗弯曲强度至关重要。借助SimSolid进行弹塑性有限元分析，旨在优化结构设计，在满足载荷情况下的安全性能前提下减少不必要的材料使用。




CAE应用与结果比较

初期模拟采用SolidWorks自带有限元插件完成，然而即便在尽量扩大网格的基础上，使用笔记本电脑进行整车网格划分分析依旧遇到了计算性能瓶颈，经多次崩溃尝试，最终仅针对单一底板进行了分析，耗时依旧超过10分钟。图3展示了底板三维有限元分析结果，包括应力、应变和位移云图。

无奈之下，通过朋友介绍了解了SimSolid软件的无网格、高速特性，尝试使用该软件进行重新分析。分析流程与大部分CAE软件相似，包括模型导入、加载条件和约束设定等，但在载荷选择上，为了保证底板托架结构不出现任何形式的失效，计算采用两倍于自行车自身重量的载荷（设为300N）进行安全校验，模拟参数设置如图4所示。

SimSolid软件展现了其非凡的计算速度，从参数设置到分析结果产出，整个过程仅花费数秒，显著优于制约传统CAE软件并达到瓶颈的计算时长。分析结果如图5、6所示，最大位移量1.2793mm，最大应力85.798Mpa，均未超过304不锈钢的屈服极限206Mpa，表明设计满足结构强度要求，安全系数高。相比较之下，SimSolid在硬件要求上表现出更高的灵活适应性，即便在配置较低的五年前笔记本设备上运行，也能顺畅完成分析任务。

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