摘要：现在产品的更新换代速度越来越快，如何快速设计出既美观又满足功能安全需要的丁%11，产品成为现阶段的主要方向。文章通过对比传统轮毂设计流程与运用有限元分析技术辅助的设计流程，分析应用有限元方法进行设计的优势，并通过设计实践来检验设计的合理性。再进一步分析轮毂设计的未来趋势及有限元分析技术在其中起到的作用，使得设计流程更加更加科学高效。

        关键词：汽车轮载设计;设计流程;有限元分析;发展趋势

        现在人们的生活水平越来越高，对产品的要求也随之提升，如何快速设计出既美观又满足功能需求的产品是工业设计的研究方向。在工业产品的研发过程中有很多客观的硬性要求在约束着产品的造型设计，比如，材料限制、加工工艺的限制和产品安全可靠性的限制。以汽车轮毂为例，在设计轮毂时不仅仅要考虑轮辐的造型美观，还要考验轮毂整体结构的可靠性，只有满足国家标准GB/T5334-2005《乘用车车轮性能要求和试验方法》才能面向市场销售。所以，在设计过程中引入有限元分析技术，对设计出的数据进行有限元仿真搭建不同的试验工况进行分析，可以实现轮毂设计与可靠性分析同时进行，在设计的过程中对轮毂结构进行实时的优化大大提高设计的效率。

        1 有限元分析及其技术应用领域

        有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）是运用数学近似的方法对物理结构和载荷工况进行模拟。利用简单的单元（Element）之间的相互作用和关系来仿真物理结构的实际工作中的状态，就可以将无限数量的未知量转化为有限未知量的求得近似解。

        有限元分析的基本步骤通常为，如图1。（1）几何数据的前处理。对需要仿真分析的几何结构数据进行几何清理，将几何特征进行适当的简化并划分成合适的网格，根据不同的几何结构可以选择不同的单元类型进行仿真，单元类型可以分为壳单元（Shells）、实体单元（Solids）、梁单元（Beams）。给处理好的网格定义材料属性，并根据真实的试验情况施加约束、载荷和工况（尽可能的接近实际试验状态）;（2）数据分析。选用合适的数值求解器（不同的求解器对网格划分的要求不同）对处理好的网格数据进行求解计算;（3）计算结果后处理。根据处理后的数据几何结构的可靠性进行评估，并对风险项进行优化设计;（4）再次验证。对优化后的FEA模型再次数据分析，验证优化后的设计方案是否规避了风险并且合理可靠。