众文网1.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]。
2.有限元分析学习心得
有限单元法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。它是50年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。
有限元法分析计算的思路和做法可归纳如下：
1） 物体离散化
将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型，这一步称作单元剖分。离散后单元与单元之间利用单元的节点相互连接起来；单元节点的设置、性质、数目等应视问题的性质，描述变形形态的需要和计算进度而定（一般情况单元划分越细则描述变形情况越精确，即越接近实际变形，但计算量越大）。所以有限元中分析的结构已不是原有的物体或结构物，而是同新材料的由众多单元以一定方式连接成的离散物体。这样，用有限元分析计算所获得的结果只是近似的。如果划分单元数目非常多而又合理，则所获得的结果就与实际情况相符合。
2） 单元特性分析
A、选择位移模式
在有限单元法中，选择节点位移作为基本未知量时称为位移法；选择节点力作为基本未知量时称为力法；取一部分节点力和一部分节点位移作为基本未知量时称为混合法。位移法易于实现计算自动化，所以，在有限单元法中位移法应用范围最广。
当采用位移法时，物体或结构物离散化之后，就可把单元总的一些物理量如位移，应变和应力等由节点位移来表示。这时可以对单元中位移的分布采用一些能逼近原函数的近似函数予以描述。通常，有限元法我们就将位移表示为坐标变量的简单函数。这种函数称为位移模式或位移函数，如y= 其中 是待定系数， 是与坐标有关的某种函数。
B、分析单元的力学性质
根据单元的材料性质、形状、尺寸、节点数目、位置及其含义等，找出单元节点力和节点位移的关系式，这是单元分析中的关键一步。此时需要应用弹性力学中的几何方程和物理方程来建立力和位移的方程式，从而导出单元刚度矩阵，这是有限元法的基本步骤之一。
C、计算等效节点力
物体离散化后，假定力是通过节点从一个单元传递到另一个单元。但是，对于实际的连续体，力是从单元的公共边传递到另一个单元中去的。因而，这种作用在单元边界上的表面力、体积力和集中力都需要等效的移到节点上去，也就是用等效的节点力来代替所有作用在单元上得力。
3） 单元组集
利用结构力的平衡条件和边界条件把各个单元按原来的结构重新连接起来，形成整体的有限元方程（1-1）式中，K是整体结构的刚度矩阵；q是节点位移列阵；f是载荷列阵。
4） 求解未知节点位移
解有限元方程式（1-1）得出位移。这里，可以根据方程组的具体特点来选择合适的计算方法。
通过上述分析，可以看出，有限单元法的基本思想是"一分一合"，分是为了就进行单元分析，合则为了对整体结构进行综合分析。
有限元的发展概况
1943年 courant在论文中取定义在三角形域上分片连续函数，利用最小势能原理研究St.Venant的扭转问题。
1960年 clough的平面弹性论文中用“有限元法”这个名称。
1970年 随着计算机和软件的发展，有限元发展起来。
涉及的内容：有限元所依据的理论，单元的划分原则，形状函数的选取及协调性。
有限元法涉及：数值计算方法及其误差、收敛性和稳定性。
应用范围：固体力学、流体力学、热传导、电磁学、声学、生物力学
求解的情况：杆、梁、板、壳、块体等各类单元构成的弹性（线性和非线性）、弹塑性或塑性问题（包括静力和动力问题）。能求解各类场分布问题（流体场、温度场、电磁场等的稳态和瞬态问题），水流管路、电路、润滑、噪声以及固体、流体、温度相互作用的问题。
3.有限元分析
有限元分析是上海港机厂计算机应用的先驱，70年代就开始了有限元分析的应用。80年代初，企业引进了8位微机后开发了"起重机杆系结构有限元分析程序"，开始了港机结构设计的计算机化。
80年代中后期又先后使用了中国农业机械化科学研究院的MAS微机有限元分析程序和美国MSC公司的PAL2微机有限元分析程，活跃和推动了港机厂的计算机的应用。
90年代初又在VAX系列小型机上开发出了"箱型梁门机臂架系统强度疲劳分析系统"。有效地解决了多年来困绕在起重机行业的门机臂架系统疲劳计算困难的老大难问题。
93年开始使用I-DEAS的有限元分析和前后处理系统，为900T浮吊、印尼桥吊、三峡高架门机等重大工程项目提供出了一份份直观重要的设计分析资料。也使港机厂的有限元应用提到了一个新的高度。 机器安装起来。
96年后又陆续在MAS环境下增加开发了"有限元分析的数值后处理"、"桥吊整体计算的参数化建模"等功能，更是大大地提高了使用有限元分析解决问题的应用效率。98年底投入80多万元，引进了美国ANSYS大型专用有限元分析系统，调集了4、5个结构力学专业毕业的研究生、本科生组成了一个专门从事有限元分析的CAE课题组，一年多来先后为外高桥桥吊、美国BIW海军300t、150t、15t直臂架门机、泰国轮胎吊等20多个项目50多个课题进行了详细的有限元分析。为港机股份有限公司的大型起重装卸设备的设计护驾保航。
4.基于ansys有限元分析手册怎么样
《基于ANSYS平台有限元分析手册：结构的建模与分析》以手册的规范化方式提供了覆盖有限元结构分析主要领域的各项专题，包括60个原理、91个典型算例、98个建模操作，以及168条AN-SYS主要命令的使用方法。
全书介绍了有限元分析的原理及建模方法，共分9章，包括ANSYS平台的基本操作、前处理建模与计算、后处理操作与计算结果分析、基于APDL的参数化有限元分析与二次开发、线性结构的静力分析、结构分析的高级建模与分析技术、结构的模态及屈曲分析、线性结构简谐振动及谱分析、线性结构瞬态分析等，还涉及一般静力分析、热应力分析、应力刚化与旋转软化、单元的“激活”与“杀死”技术、p方法、自适应网格划分、子模型、耦合及约束方程、结构的参数及拓扑优化、结构的概率疲劳与断裂分析、复合材料分析、结构及高速旋转下的模态分析、屈曲分析、结构简谐振动及谱分析、结构瞬态分析等内容。
5.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。
6.有限元受力分析
有限元分析软件有四大公司。
ansys只是其中一种。
其他的还有CATIA V5,HYPERWORKS，这两种比较直观可以有多种求解器，建模的导入也很快。比较直观。易于入手。
另外，对于非线性分析比较在行的软件有ABAQUS,NASTRAN,SAMCEF。
如果是biomécanique，先做建模，用catia比较好，然后做线性计算，随便哪种你自己选择。如果接触到非线性计算，我建议最好使用abaqus for catia。
现在做生物机械的除了碰撞试验外就是做医学方面。
对于建模，不夸张地说，catia是全球最强大的建模软件。对于受力分析，线性范畴，可以直接用catia内部自带的求解器做计算，非线性的话，还是用abaqus做比较可靠。
希望我的回答能让您采纳。
7.有限元分析
有限元分析是使用有限元方法来分析静态或动态的物理物体或物理系统。
在这种方法中一个物体或系统被分解为由多个相互联结的、简单、独立的点组成的几何模型。在这种方法中这些独立的点的数量是有限的，因此被称为有限元。
由实际的物理模型中推导出来得平衡方程式被使用到每个点上，由此产生了一个方程组。 这个方程组可以用线性代数的方法来求解。
有限元分析的精确度无法无限提高。元的数目到达一定高度后解的精确度不再提高，只有计算时间不断提高。
有限元分析可被用来分析比较复杂的、用一般地说代数方法无法足够精确地分析的系统，它可以提供使用其它方法无法提供的结果。 在实践中一般使用电脑来解决在分析时出现的巨量的数和方程组。
在分析一个物体或系统中的压力和变形时有限元分析是一种常用的手段，此外它还被用来分析许多其它问题如热传导、流体力学和电力学。 有限元分析通常借助计算机软件完成，著名工程软件有 MSC Nastran,ANSYS,2D-sigma等。
转载请注明出处众文网 » ansys有限元分析毕业论文