1.ansys 模态分析写论文的意义
模态分析就求特征值和特征向量的问题,特征值就是要知道结构振动的一些基本振型对应的频率,在实际中,有时为了避开这这些基本频率,防止共振,有时要加强振动,看实际需要,基本自然频率可以给我们一个准则,可知道我们的结构变形是算快还是算慢,基本自然频率也可以代表结构整体的刚度:频率低表示结构的刚度很低(结构很柔软),相反的频率高表示结构的刚度很高(结构很坚硬)。结构的软硬程度视需求而有不同的设计,譬如刚性的高楼设计虽然比较不会摇动的太厉害,但是却不容易吸收地震能量;相反的柔性的高楼设计虽然会摇动比较大,但是往往可以吸收很大的地震能量。
振型有何实用上的价值呢?从振态的形状我们可以知道在某个自然共振频率下,结构的变形趋势。若要加强结构的刚性,你可以从这些较弱的部分来加强。比如说一个高楼的设计,如果经过模态分析后会发现,最低频的振态是在整个高楼的扭转方向,那表示这个方向的刚度是首先需加强的部分。
2.急求毕业设计:基于ANSYS软件发动机曲轴的有限元分析与优化
连杆有限元模型建立建模方案的确定传统的方法一般采用连续体模型对连杆进行分析,这种方法具有明显的缺陷,因为这样必然将连杆的所有组件认为是紧密融合在一起的,而连杆是由各个分离的组件组装而成的,包括连杆体 衬套 轴瓦 连杆盖及连杆螺栓等 各部件之间存在许多配合面,接触状态非常复杂,对连杆的强度分析有很大影响,如果不考虑这些因素,计算结果会跟实际情况有相当大的差距,近乎于错误 考虑到这些因素,根据连杆体和连杆盖之间的接触方式,将二者用接触单元连为一个整体 而衬套 轴瓦 螺栓对连杆的作用将以连接预紧力的形式作用于连杆体及连杆盖上模型的建立采用UG软件来完成建模,建好的模型以 mod-el格式导入 ansys软件 图 1 为连杆的三维视图 基于连杆在几何形状上的对称性,采用 1/2 连杆模型进行分析,可以节省大量计算机内存,把这些内存用于划分网格中,可以节省计算时间 如图 2 为连杆1/2 模型连杆有限元分析计算工况的选择发动机工作的过程中,连杆小端随活塞作往复直线运动,大端随曲轴作旋转运动,而连杆体本身为平动 通过分析可以得出,连杆的最大载荷出现在进气冲程的上止点附近,此时产生最大拉应力,膨胀冲程的上止点附近此时产生最大压应力,因此选择这两个位置进行应力分析[2]。
工况 1:连杆受活塞组的惯性力作用、连杆自身的摆动惯性力、连杆小头衬套和大头轴瓦的径向装配应力和连杆大头所承受的螺栓预紧力;工况 2:连杆载荷包括活塞组的惯性力 连杆自身的摆动惯性力 小头上承受的燃气压力 连杆小头衬套和大头轴瓦的径向装配应力和连杆大头所承受的螺栓预紧力网格的划分该连杆材料为中碳钢,密度为 7 850 kg/m3,杨氏模量为 210 GPa,泊松比为 0.3 由于连杆形状复杂且不规则,因此采用高阶四面体单元 Solid 92,进行自由网格划分,共有 159 669 个单元, 247 821 个节点,图3为1/2 连杆网格划分图边界条件及载荷处理位移边界条件因所选模型为 1/2 连杆,故在连杆的对称面上施加对称约束,约束连杆在 方向平移和在 ,方向的转动,并选取 个节点约束住 , 方向的平移和 方向的转动 工况 1 时,在连杆大头内孔下部的 120 施加 向约束;工况 2 时,在连杆大头内孔上部的 120 施加 向约束[3]边界条件及载荷处理位移边界条件因所选模型为 1/2 连杆,故在连杆的对称面上施加对称约束,约束连杆在 方向平移和在 ,方向的转动,并选取 个节点约束住 , 方向的平移和 方向的转动 工况 1 时,在连杆大头内孔下部的 120 施加 向约束;工况 2 时,在连杆大头内孔上部的 120 施加 向约束[3]连杆载荷处理(1)螺栓预紧力:螺栓作为承载体系的一部分,作用是拉紧大端和大端盖,其预紧力可采用以下公式计算: =0.2 0 10- 2式中 螺栓拧紧力矩;0 螺栓预紧力;螺栓直径计算得螺栓预紧力约为3 758.6 N(2)连杆小头孔的载荷沿轴线方向按二次抛物线分布,沿孔圆周方向在 120 范围内按余弦规律分布,而连杆大头孔与曲柄销接触角为 120 ,载荷同样按余弦规律分布[4]假设所受载荷曲线方程为2+而轴向受力长度为 2 ,当 =0 时, max,故max 而当 时,=0,这样可以得出max/2,=0则作用在轴颈上的总载荷为:40 0cos 3 /2 d d = 83 0d得出 = 83max01-22 d = 169max由此可得 max= 916, = 9161-22则沿轴颈圆周方向有 = cos 3 /2其中,=0~ ,=- 60 ~60(3)连杆小头与衬套,大头与轴瓦之间,由于过盈装配存在预紧力,通过计算可得出连杆小头预紧力约为 211.52N,连杆大头预紧力约为 70.25N计算结果与分析使用 ANSYS软件,定义材料属性,并施加必要的位移边界条件和力边界条件,进行求解后,可以得出连杆在最大受拉和最大受压两种工况下的应力云图,如图 4和图 5所示从应力云图可以看出,连杆在最大受拉工况下的最大应力在连杆大头顶部,以及连杆大头和连杆盖用螺栓连接处,还有连杆小头底部油孔处,而在最大受压工况下最大应力发生在连杆小头孔下部的油孔处,同时连杆大小头和杆身过渡处应力也相对集中连杆设计的改进方案基于连杆在两种受力工况下的应力集中情况,可以得出连杆在工作过程中主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷,在设计时应首先保证连杆具有足够的疲劳强度和结构刚度,不能简单依靠加大结构尺寸[5]。
3.发动机曲柄连杆机构进行ANSYS分析毕业设计该怎么做
本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考,对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算,并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。
首先,以运动学和动力学的理论知识为依据,对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析,并得到了精确的分析结果。其次分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计,并进行了结构强度和刚度的校核。
再次,应用三维CAD软件:Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型,在此工作的基础上,利用Pro/E软件的装配功能,将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件,然后利用Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism),建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型,进行运动学分析和动力学分析模拟,研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下,活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。仿真结果的分析表明,仿真结果与发动机的实际工作状况基本一致,文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。
关键词:发动机;曲柄连杆机构;受力分析;仿真建模;运动分析;Pro/E。
4.学习ansys的体会
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等, 是现代产品设计中的高级CAD工具之一。 CAE的技术种类有很多,其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),边界元法(BEM,即Boundary Element Method),有限差法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。
每一种方法各有其应用的领域,而其中有限元法应用的领域越来越广,现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。 ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序,可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域: 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。 ANSYS软件提供的分析类型如下: 1.结构静力分析 用来求解外载荷引起的位移、应力和力。
静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析,而且也可以进行非线性分析,如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。
2.结构动力学分析 结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同,动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。
ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括:瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。 3.结构非线性分析 结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。
ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题,包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。 4.动力学分析 ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。
当运动的积累影响起主要作用时,可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性,并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。 5.热分析 程序可处理热传递的三种基本类型:传导、对流和辐射。
热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热-结构耦合分析能力。
6.电磁场分析 主要用于电磁场问题的分析,如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。
7.流体动力学分析 ANSYS流体单元能进行流体动力学分析,分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。
并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外,还可以使用三维表面效应单元和热-流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。
8.声场分析 程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播,或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音响话筒的频率响应,研究音乐大厅的声场强度分布,或预测水对振动船体的阻尼效应。
9.压电分析 用于分析二维或三维结构对AC(交流)、DC(直流)或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。
可进行四种类型的分析:静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析 软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。 前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型; ANSYS的前处理模块主要有两部分内容:实体建模和网格划分。
●实体建模 ANSYS程序提供了两种实体建模方法:自顶向下与自底向上。自顶向下进行实体建模时,用户定义一个模型的最高级图元,如球 、棱柱,称为基元,程序则自动定义相关的面、线及关键点。
用户利用这些高级图元直接构造几何模型,如二维的圆和矩形以及三维的块 、球、锥和柱。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模,用户均能使用布尔运算来组合数据集,从而“雕塑出”一个实体模型。
ANS YS程序提供了完整的布尔运算,诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时,对线、面、体、基元的布尔操作 能减少相当可观的建模工作量。
ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括 圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和 删除。
自底向上进行实体建模时,用户从最低级的图元向上构造模型,即:用户首先定义关键点,然后依次是相关的线、面、体。 ●网格划分 ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。
包括四种网格划分方法:延伸划分、映像划分、自由 划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。
5.急求一篇3000
可支持任意流程的微机电系统设计工具技术*
常洪龙 苑伟政
(西北工业大学,陕西省微/纳米系统重点实验室,西安,710072)
摘要:论述了微机电系统设计工具的发展概况,并针对微机电系统的多样性对设计工具的需求提出了一种可支持任意流程的微机电系统设计工具架构。该架构以系统级行为建模与仿真、器件级物理建模与仿真和工艺级版图设计与工艺仿真三个设计层级为主干,但特别地提出以六个数据自动传递接口来连接任意两个设计层级。这样,三个设计层级通过六个数据自动传递接口构成一个设计闭环,使得用户可以从任意一个设计层级开始设计,并完成设计循环,提供了在设计流程上的最大柔性。以网表、标准格式的实体模型和版图文件分别作为这三个层级设计数据的出入口,并设计了相应的信息提取算法及程序,实现了任意两个级别之间的数据自动传递,从而可以支持在该架构下的全部六种设计流程。所进行的设计实例表明,基于该工具可以针对不同的微机电系统器件选择最优的设计路线,是对当前通用微机电系统结构化设计方法的发展和提高,可显著提高设计效率。
关键词:微机电系统,设计工具,任意流程,宏建模,接口,结构化设计方法
中图分类号:TP311.56
0 前言*
微机电系统(Micro Electro-Mechanical System, MEMS)技术是一项战略性高新技术,具有多学科交叉、跨尺度设计等特点。其设计工具(MEMS CAD)对于解决MEMS设计难题、提高MEMS产品的设计效率、保障产品质量、形成MEMS设计产业和推进MEMS技术产业化具有重要作用。世界各主要国家都纷纷开展了MEMS CAD的研究工作[1]。这些MEMS设计工具的研究大致可以分为三类。第一类是集成设计工具的研制,为MEMS用户提供了从系统行为建模与仿真、器件物理分析和版图设计与工艺仿真等全套的设计解决方案,典型的例子有美国的CoventorWare,Intellisuite和法国的MEMS Pro等。第二类是一些传统的工程软件开发商纷纷针对MEMS这一新兴领域开发一些仿真模块,典型的有Ansys中的静电-结构耦合分析模块和模型降阶模块(ROM),CFD中的流场分析模块以及HFSS中的电磁分析模块等。第三类是一些研究机构,主要是大学,针对MEMS建模与仿真的需求新开发的一些建模与仿真工具,典型地包括CMU的Nodas,UC Berkeley的Sugar等行为仿真软件以及ACES,Simode等单步工艺模拟软件,这些小的软件模块现在已有很多被集成在第一类集成设计环境里。在这三类设计工具中,第一种集成设计工具的研究因为提供了
∗ 国家“863”高科技资助项目
你好,我有相关论文资料,需要的话请加我QQ,我发给你,497267666,谢谢。
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