为了实现机械零件的轻量化,从轮毂的实际结构出发,以Ansys Workbench软件作为分析手段,在AWE环境下Design Modeler模块中对轮毂进行三维建模,并将其重要的尺寸参数化,对其进行优化设计,结果使轮毂结构刚度及强度既满足技术要求,又使自身的重量降低了10.8%,达到了设计方案的最优化。
【基于AnsysWorkbench某轮毂结构的优化设计】这篇论文主要探讨了如何利用Ansys Workbench软件对支重轮的轮毂进行轻量化优化设计。Ansys Workbench是一款强大的有限元分析工具，能帮助工程师在满足结构刚度和强度需求的同时，减少零件的重量，从而提高整体机械性能。
作者指出支重轮在履带式车辆中的重要性，它不仅支撑车体，还影响车辆的机动性能。轮毂作为支重轮的关键组成部分，其设计直接影响到整车的性能。传统的设计方法通常需要反复修改，成本高且耗时。通过Ansys Workbench进行优化设计，可以有效降低设计成本和研发周期。
在建模阶段，文章提到了两种方法：使用UG或Solidworks等CAD软件与Ansys Workbench双向传递建模，或者直接使用Ansys Workbench自带的Design Modeler (DM)模块。本研究选择后者，定义了轮毂的主要结构参数，并忽略了某些次要因素，以简化模型。通过DM模块创建的轮毂模型，可以直观地看到其二维截面和三维形态。
接着，进行了有限元模型的建立和静态应力分析。这一步包括为模型分配材料属性（例如LC4铝合金的弹性模量、泊松比、密度和强度极限），然后进行网格划分，这里采用了软件默认的自由划分方法，设置了10mm的单元尺寸。这样得到了包含64486个单元和119314个节点的网格模型。
优化设计的关键在于确定设计变量，即影响结构性能的关键尺寸。通过Ansys Workbench的优化功能，可以寻找最佳的尺寸组合，以保证结构的刚度和强度，同时减小重量。在本案例中，轮毂的重量减轻了10.8%，实现了设计目标的最优化。
该论文展示了如何运用Ansys Workbench进行结构优化设计，强调了参数化建模、有限元分析和优化计算在机械设计中的应用价值。这种优化方法对于追求轻量化和高性能的机械部件设计具有广泛的参考意义。通过这种方法，工程师能够更有效地进行产品开发，提高设计质量和效率。
