ANSYS在工程机械CAE中的应用

为什么要选用分析仿真软件
　　在工程机械领域CAE技术已得到广泛而成功的应用，作为最全面、最有效也是全球用户数目最多的ANSYS软件在卡特皮勒（Caterpillar）、JCB、VOLVO、小松（Komatsu）、BOBCAT、勒图尔勒（Letourneau）、上海港机、振华港机和华南船机等国内外知名的工程机械厂的设计和制造中已得到广泛应用。卡特皮勒公司作为ANSYS的全面合作伙伴，其最新研究成果单铸钢臂前端装载992G型装载机，在设计阶段就应用ANSYS软件作为其最重要的分析评估手段，它比传统的双臂结构轻30%而强度不变。
　　ANSYS与机械工程工业
　　ANSYS与国内外著名工程机械厂商的合作
　　ANSYS的研究和开发一直是面向企业的，在工程机械领域拥有众多的用户，他们通过与ANSYS的合作，在新产品开发、老产品改造、加工工艺设计和优化方面得到了益处，通过ANSYS的虚拟样机仿真分析，企业缩短了新产品的开发周期、提高了产品的质量水平、降低了产品的原材消耗、完善了制造工艺技术等。ANSYS在装载机设计制造行业也有成熟的应用。下面选择几个有代表性的例子来简单介绍一下ANSYS在一些著名的工程机械厂家的应用。
　　卡特皮勒(Caterpillar)是一家著名的工程机械设备供应商也是世界上最著名的装载机供应商，该公司自1996年7月购买了ANSYS后，利用ANSYS做了大量的分析，并连续几年来追加购买ANSYS软件，与ANSYS公司在其产品设计上大力合作。新一代的Caterpillar992G型、994系列装载机设计中都大量应用了ANSYS进行分析仿真，使这些产品在结构形式的合理性和先进性、节约实物模型试验费用、材料替代、整机重量减轻、安全性加强及缩短产品开发周期方面都取得成绩，目前正在开发的更大的996型装载机也利用了ANSYS。
　　卡特皮勒的工程师安东.巴德威(Arden Baldwin)在回忆几年来使用ANSYS的感受时说：“这是一种美梦成真。当把它交给能干的工程师，它是一个令人惊奇的可怕的设计工具。”（"This is sort of a dream come true. When put in the hands of a capable engineer, this is a terrific design tool."）。
　　JCB是一家英国公司，它是世界上著名的推土机和物料搬运机械供应商，ANSYS在JCB的结构设计中一直发挥重要作用。设计人员把概念设计阶段对各种结构形式的想法建立到ANSYS中，然后对它门进行快速的求解分析，通过ANSYS直接明了的后处理功能就能很轻易对各种不同的设计想法所计算的结果进行比较和选择，进而得到在经济性、安全性、舒适性和工艺性方面最合适的一种设计。这种设计过程普遍应用在JCB产品的底盘、车架、臂架（动臂）、旋转系统和联接轴等结构和部件的设计中。JCB负责新产品设计的高级应用工程师Rod Latham在谈到ANSYS时说道：“使用了ANSYS后，我们能够作出快速和有效的分析，使JCB对那些能使我们的机器不断完善的新设计理念作出快速反应。”（"Thanks to the use of ANSYS, we are able to perform analysis quickly and cost-effectively. JCB, as always, can respond quickly to any new design philosophy which assures that the functionality of our machines is continuously enhanced."）。
　　上海港机股份有限公司（SPMC，www.chinaspmc.com）是中国是最大的港口机械供应商，其生产的各种类型的大型港口散货和集装箱装卸机械遍及世界各大港口，自80年代以来CAE仿真分析一直在该公司的生产设计中发挥重要作用，通过CAE分析保证其结构设计的可靠性、经济性。进入90年代后期，随着港口机械朝着超大型和结构功能高复杂性方向发展以及公司定位面向世界的发展战略，面对复杂产品技术设计要求和欧、美购买商对设计分析保证的严格要求，该公司原有的CAE软件已经无法满足要求，SPMC于1998年购买了ANSYS软件。ANSYS软件在SPMC产品的四连杆臂架系统、门架、人字架、集装箱起重机大梁、门框、驾驶室、机器房等结构设计中广泛应用。该公司设计的产品多次荣获国家级科学技术奖，其为三峡大坝浇筑特别设计的世界上第一台MQ2000型高架门机和青岛港1600斗轮矿石卸船机更是世界首创，值得一提的是，据该公司的CAE部主任商伟军介绍MQ2000型高架门机的专利技术--门架顶升快速接头因通过ANSYS分析而省去实模实验一项当时就为该公司省掉130万人民币并节约了两周的开发时间。
　　SPMC在其网站的专有技术方面对ANSYS软件在该公司的应用中作了如下四个方面的总结：
　　ANSYS目前在我厂的以下四个领域得到广泛应用。
a. 产品设计和研制，如外高桥桥吊、2000型轻型桥吊、BIW系列门机、烟台桥吊，等等产品的设计和开发都是利用ANSYS来对其进行分析的。
b. 制造工艺，如桥吊前大梁预拱度的确定，总装过程中，几台门机的协作工艺等。
c. 发运加固，如BIW门机的发运加固方案、缅甸门机和越南桥吊的发运加固方案分析等。
d. 维修改造，如老门机和桥吊的维修及改造方案，承载能力评估等。

ANSYS能为工程机械产品开发和研制提供强有力的帮助

ANSYS是一个综合的分析系统，致力于全方位地