ANSYS分析解析机动车连杆

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基于ANSYS的连杆的三维有限元分析

第37卷第1期2008年2月小型内燃机与摩托车S MALL I N TERNAL COM B UST I O N ENG I N E AND MOTORCYCLEVo.l37No.1Feb.2008基于ANS YS的连杆的三维有限元分析代伟峰樊文欣程志军(中北大学振动与噪声研究所山西太原 030051)摘要:用有限元软件ANSYS对某军用发动机连杆进行了三维有限元分析,确定了连杆的最大应力部位和疲劳安全系数,为此发动机连杆的可靠性设计提供了依据。

关键词:有限元分析疲劳连杆应力疲劳安全系数中图分类号:TK413.3 文献标识码:A 文章编号:1671-0630(2008)01-0048-03The3D Finite E lem ent Analysis of D iesel Engi neConnecti ng Rod Based on ANS YSDa iW eife ng,FanW enxin,Cheng Zhij unI nstitute o fV ibration Shock&No ise,North Un iversity of Ch i n a(Taiyuan,030051)Abst ract:I n this paper,w ith the ANSYS,the stress of the eng i n e connection r od is analyzed by usi n g3D fi n ite e le m entm ethod,and the positi o n of the m ax i m u m stress and t h e safe coe ffi c ient o f fati g ue are calcu l a ted. Based upon the results,the reliable design o f the connection rod is i m pr oved.K eyw ords:F i n ite ele m ent ana l y sis,Fati g ue,Connecti n g rod,Stress,Fati g ue safety factor引言连杆是连接发动机活塞与曲轴的一个重要零件,工作中经受拉伸、压缩和弯曲等交变载荷的作用,在发动机设计时,要保证连杆具有足够的结构刚度和疲劳强度。

基于ANSYS的发动机连杆分析设计

第２４卷第６期
２１０１年１１月
Ｄｅｅｏｍｅｔ＆Ｉｎｖｔｎｏｃｉｅｙ＆ＥｅｔｃｌＰｏｕｔｖｌｐｎｎｏａｉｆｏＭａｈｎｒｌｃｒａｒｄｃｓｉ
机电产品开发与新
ＶＯ．４，．ＩＮＯ５２
约为２７５１６２Ｎ；② 活塞组的惯性力包括活塞、活塞环、
活塞销、活塞销卡环，其总质量记为Ｍ，以活塞加速度ｉ作变速直线运动，则活塞组的惯性力为一
收稿日期：２１ — ９２０１０ — ０作者简介：朱同波（９６）男，高校教师。研究方向：机１８－，械设计制造；吴传富（９７，男，高校教师。研究方向：１８－）
通信工程。
长期使用中。会因活塞的剧烈推力和曲轴的高速运转等因素，致使连杆出现弯曲和扭曲等现象。为此连杆必须有足够的刚度。
此，有限元法在动力机械中得到了越来越广泛的应用，
模型是在静力分析模型的基础上，通过考虑其体积而对
载荷重新计算和模型处理后得到的。由于计算模型与实
并取得了实际的效益。
际结构、工作情况比较接近．计算应力值比较符合实
２２连杆几何实体模型的建立．
本文所研究的汽车连杆如图１示，连杆的厚度为所０５ｎ，图中标注尺寸的单位均为英制。在小头孔的内测．ｉ９。罔内承受Ｐ１０ｐｉ面载荷作用，利用有限元０范＝００ｓ的分析该连杆的受力状态。连杆的材料属性为杨氏模量．Ｅ干２ＯＰａ泊松比为０３０ＧＩ。由于连杆的结构和载荷均对称．因此在分析时只需采用一半进行分析。在ＡＳＳ中采用由底向上的建ＮＹ模方式．用２０节点的ＳＬＤ５单元划分网格并用ＰＧＯＩ９Ｃ求解器求解。图２用ＡＳＳ软件直接建立的连杆实体ＮＹ

基于ansys的连杆机构的有限元分析

目录摘要 ............................................................................................ 错误！未定义书签。

Abstract (2)第一章分析方法和研究对象 ........................................... 错误！未定义书签。

1.1 有限单元法的概述....................................................... 错误！未定义书签。

1.1.1 有限单元法的历史 (4)1.1.2 有限单元法的基本概念 (4)1.2 ANSYS软件简介 (4)1.2.1 ANSYS主要应用领域 (4)1.2.2 ANSYS操作界面 (5)1.2.3 ANSYS的主要功能 (6)1.2.4 ANSYS主要特点 (7)1.3 曲柄滑块机构简介 (7)1.3.1 曲柄滑块定义 (8)1.3.2 曲柄滑块机构特性应用以及分类 (8)第二章曲柄滑块机构的求解 (10)2.1 曲柄滑块机构的问题描述 (10)2.2 曲柄滑块机构问题的图解法 (10)2.2.1 图解法准备工作 (11)2.2.2 图解法操作步骤 (11)第三章有限元瞬态动力学概述 (14)3.1 有限元瞬态动力学定义 (14)3.2 瞬态动力学问题求解方法........................................... 错误！未定义书签。

3.2.1 完全法 (14)3.2.2 模态分析法 (14)3.2.2 缩减法 (15)3.1 有限元结构静力学分析基本概念 (15)3.1 有限元结构静力学分析步骤 (16)第四章曲柄滑块的有限元瞬态动力学分析 (17)4.1 曲柄滑块机构瞬态简要概述 (17)4.2曲柄滑块有限元瞬态动力学分析步骤 (18)4.2.1 定义工作名和参量 (18)4.2.2 创建单元类型和属性 (18)4.2.3 建立模型 (20)4.2.4进入求解器设置 (22)4.2.5 定义约束 (23)4.2.6 求解 (24)4.2.7 后处理 (24)4.2.8 查看、分析结果得出结论 (25)第五章连杆的结构静力学有限元分析 (27)5.1连杆机构静力学分析步骤 (27)5.1.1 前处理 (27)5.1.2 施加约束和载荷并求解 (33)5.1.3 后处理 (33)总结与展望 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录1 (39)附录2 (55)连杆机构的有限元分析摘要：基于ansys的有限元分析是一个功能强大的通用有限元分析软件，目前广泛的用于船舶，汽车，航天航空，土木工程，机械制造及其科学研究领域。

机械毕业设计(论文)基于ansys的连杆机构的有限元分析【全套设计】

湘潭大学兴湘学院毕业设计论文题目：连杆机构的有限元分析全套设计，加153893706专业：机械设计制造及其自动化学号： 2010963028 姓名：指导教师：完成日期： 2014 年 5 月 25 日湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：连杆机构的有限元分析学号： 2010963028姓名：专业：机械设计制造及其自动化指导教师：系主任：一、主要内容及基本要求1、总结连杆机构设计方法研究和连杆机构研究的发展状况和发展趋势，在总结前人研究成果的基础上，结合当前的技术发展趋势，采用有限元方法来进行开展研究。

2、阐述学习理论基础，即瞬态动力学分析,简要论述瞬态参数,识别原理。

3、简要论述有限元方法和动力学分析的基本求解过程，建立连杆机构中的曲柄滑块机构的有限元模型，合理的确定曲柄长度及转速、连杆长度和转速，偏距，选定和创建单元类型，指点单元属性，创建铰链单元，采用瞬态动力学分析瞬态分析类型对其进行瞬态分析，与图解法进行比较，验证有限元瞬态求解功能。

4、联系工程实际，对受力连杆进行结构静力学学习。

二、重点研究的问题1、 ANSYS的线性静力分析2 、构建几何模型3、在三维铰链单元COMBIN7的创建4、单元类型选择和网络划分5、 ANSYS瞬态动力学分析和静力学分析三、进度安排四、应收集的资料及主要参考文献[1]高耀东，刘学杰.ANSYS机械工程应用精华50例（第三版）.- 北京：电子工业出版社，2011.[2]孙波.毕业设计宝典.-西安：西安电子科技大学出版社，2008.[3]温正，张文电.ANSYS14.0有限元分析权威指南.-北京：机械工业出版社，2013.[4]欧阳周，汪振华，刘道德.毕业论文和毕业设计说明书写作指南.-长沙：中南工业大学出版社，1996.[5]华大年，华志宏.连杆机构设计与应用创新.-北京：机械工业出版社，2008.[6]胡仁喜，康士廷.机械与结构有限元分析从入门到精通.-北京：机械工业出版社，2012.[7]李红云，赵社戌，孙雁.ANSYS10.0基础及工程应用.北京：机械工业出版社，2008.[8]唐家玮，马喜川.平面连杆机构运动综合.-哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995.[9]潘存云，唐进元.机械原理.-长沙：中南大学出版社，2011.[10]李皓月，周田朋，刘相新.ANSYS工程计算应用教程.-北京:中国铁道出版社，2003湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）评阅表学号2010963028 姓名谭磁安专机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目：连杆机构的有限元分析湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）鉴定意见学号2010963028 姓名谭磁安专业机械设计制造及其自动化毕业论文77 页图表30 张目录摘要............................................................................................ 错误！未定义书签。

ansys汽车连杆

姓名：学号：班级：一，分析目的：连杆链接活塞和曲轴，活塞上的力传送给曲轴以输出功率。

连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还承受纵向和横向的惯性力。

因此，连杆在一个很复杂的盈利状态下工作。

它即受交变的拉件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能，又要求具有足够的刚性和韧性。

所以，在连杆外形、过度圆角等方面需严格要求，还应注意表面加工质量以提高疲劳强度。

二，材料参数：图中标注均为英寸作为单位，杨氏模量为E=30E6psi,泊松比为0.3。

连杆材料一般采用45钢、40Cr、20CrMnMo或者40MnB等调质刚。

三，结构参数：图1- 1汽车连杆的有限元分析，为骑车连杆几何模型，连杆的厚度为0.5in，中间部分轮廓为6个点形成的样条曲线，其他长度均在草图中有所表示。

图1- 1汽车连杆的有限元分析四，边界条件：力、位移高强度合金钢的应用并不能达到预期效果连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。

连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。

连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。

连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。

为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。

轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。

在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。

连杆小头用活塞销与活塞连接。

小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。

五，具体流程：命令流：Finish $ /Clear/PREP7 !*入前处理器PCIRC,1.4,1,0,180, $ PCIRC,1.4,1,45,180, !*创建两个圆面/REPLOT,RESIZE/PNUM,KP,0 $/PNUM,LINE,0 $/PNUM,AREA,1 $/PNUM,VOLU,0 $/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0 $ /PNUM,SV AL,0 $/NUMBER,0 $/PNUM,ELEM,0/REPLOTRECTNG,-0.3,0.3,1.2,1.8, $RECTNG,-1.8,-1.2,0,0.3, !* 创建两个矩形面FLST,2,1,8FITEM,2,6.5,0,0WPA VE,P51XCSYS,4PCIRC,0.7,0.4,0,180, $PCIRC,0.7,0.4,0,135, !*创建另两个圆面FLST,2,4,5,ORDE,2FITEM,2,1 $FITEM,2,-4AOVLAP,P51XFLST,2,2,5,ORDE,2FITEM,2,5 $FITEM,2,-6AOVLAP,P51XCSYS,0K, ,2.5,0.5,, $K, ,3.25,0.4,, $K, ,4,0.33,, $ K, ,4.75,0.28,, !*创建关键点CSYS,1FLST,3,6,3FITEM,3,5 $FITEM,3,6 $FITEM,3,7 $FITEM,3,21 $FITEM,3,24 $FITEM,3,22BSPLIN, ,P51X, , , , ,1,135,,1,45,, !*创建多义线LSTR,1,18 !*创建1和18之间的直线/PNUM,KP,0/PNUM,LINE,1 $/PNUM,AREA,1 $ /PNUM,VOLU,0 $ /PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0 $/PNUM,SV AL,0 $/NUMBER,0 $/PNUM,ELEM,0/REPLOT $LPLOTFLST,2,4,4FITEM,2,6 $FITEM,2,1 $FITEM,2,7 $FITEM,2,25AL,P51XLFILLT,36,40,0.25, , $LFILLT,40,31,0.25, , $LFILLT,30,39,0.25, , !*创建三个线倒角LPLOTFLST,2,3,4FITEM,2,10 $FITEM,2,12 $FITEM,2,13 !*由三个线倒角创建新的面AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,15 $FITEM,2,17 $FITEM,2,19AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,23 $FITEM,2,21 $FITEM,2,24AL,P51XAPLOTFLST,2,12,5,ORDE,2FITEM,2,1 $ FITEM,2,-12AADD,P51X/AUTO, 1/REP/PNUM,KP,0 $/PNUM,LINE,0 $/PNUM,AREA,0 $/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0 $/PNUM,TABN,0 $/PNUM,SV AL,0 $/PNUM,ELEM,0/REPLOTAPLOTCSYS,0FLST,3,1,5,ORDE,1FITEM,3,13ARSYM,Y,P51X, , , ,0,0FLST,2,2,5,ORDE,2FITEM,2,1 $FITEM,2,13AADD,P51XWPSTYLE,,,,,,,,0ET,1,SOLID45 !*材料MPTEMP,,,,,,,, $MPTEMP,1,0 $MPDA TA,DENS,1,,8000MPTEMP,,,,,,,, $MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,2.1e11 $MPDATA,PRXY,1,,0.3 !*弹性模量FLST,2,1,5,ORDE,1 !*拉伸体VEXT,2, , ,0,0,0.5,,,,MSHAPE,1,3D $MSHKEY,0 $CM,_Y,VOLU $VSEL, , , ,1 !*网格CM,_Y1,VOLU $CHKMSH,'VOLU' $CMSEL,S,_Y $VMESH,_Y1CMDELE,_Y $ CMDELE,_Y1 $ CMDELE,_Y2 $ /UI,MESH,OFFFINISH $ /SOL $ FLST, 2,4,5,ORDE,2 $ FITEM,2,27 !*对大圆内孔施加全约束FITEM,2,-30 $DA,p51x,ALL,FLST,2,2,5,ORDE,2 $FITEM,2,31 $ FITEM,2,-32 $ SFA,P51X,1,PRES,1000 !*对小圆内孔施加均布荷载1000/STA TUS,SOLU $SOLVE !*求解六，查看结果：图1- 2变形七，用新的知识，建立一条路径，让力和变形都映射在路径上。

机车柴油机连杆探伤浅析

图1连杆小端爆发工况受力图2连杆小端往复惯性工况受力0引言柴油机的曲柄连杆机构在运动过程中，受到气体力、运动惯性力、机械间的反作用力、热应力等，很容易出现疲劳裂纹。

如果连杆部件出现损伤就会造成连杆变形甚至断裂，更严重会导致机体破损等严重机破。

所以通过科学的分析，获得准确的探伤结果有着重要意义。

1连杆应力分析连杆受力复杂，主要受气体力和运动惯性力。

通过仿真软件分析得出其受力分布情况，为进一步的探伤做好准备。

1.1气体力分析（图1）连杆在工作中受工质产生作用在活塞顶面的气体力为P g ，气体力的大小与柴油机的负荷大小有关，16V240ZJB型柴油机的气体最大爆发压力P 为12800kPa ，一般活塞顶背部曲轴箱内压P 0取98kPa ，活塞顶直径D 为240mm 。

———————————————————————作者简介:刘森（1989-），男，甘肃临洮人，助理工程师，本科，日照港集团铁路运输公司，研究方向为内燃机车的检修。

机车柴油机连杆探伤浅析刘森（日照港铁路运输公司东港站，日照276800）摘要:通过ANSYS 软件对16V240ZJB 型柴油机连杆进行有限元分析,参考得到的应力分析结果,对连杆采用磁粉探伤和超声波探伤相结合的方式,得出更加完善、科学、可靠的检测数据,保证设备的安全运行。

关键词:柴油机连杆;应力分析;探伤一项设备，修口专机主要是对密封环的尺寸进行相应的改进。

密封环处在高压和高温环境下进行工作的时候，往往会使得自身的物理结构出现一定的改变，如果密封环的物理形变过大，将会使得密封环无法确保涡轮增压器内部流动的气体和液体进行密封。

而对涡轮增压器而言，这些是非常重要的质量衡量指标。

在工作的过程中，如果工作人员长期对涡轮增压器的密封环进行更换也会产生较多的成本，使得企业所投入的成本不断的增加。

由于涡轮增压器上有很多密封环，部分密封环又处在难以拆卸的地方，如果需要对这些密封环进行拆卸，将会使得企业所投入的人力成本和时间成本不断的攀升，所以需要提高密封环的质量从而来保障涡轮增压器的正常工作。

毕业论文参考-基于ANSYS的连杆应力有限元分析及结构优化

XXXXX毕业设计（论文）摘要众所周知，发动机是汽车一切非简单部件中最重要的部件之一。

而曲轴连杆作为发动机转换能源的重要零部件，承担着将燃料化学能转换为机械能的重点工作。

其主要作用是将来自于活塞的力传递给曲轴，使活塞的往返运动转化为曲轴的旋转运动。

在发动机运行时，连杆承受着复杂的载荷，其受力主要包含来自于活塞的压力、活塞及其自身往复运动的惯性力，而且对于这些力的大小和方向，其特征都是周期性变化的。

所以，这就要求强度及刚度对连杆都要满足。

故而需要对发动机连杆进行强度分析及结构优化。

由于计算机的快速发展，采用计算机辅助分析的方法来研究机械结构在工程领域中已广泛使用。

ANSYS是一款通用性很强且功用非常强大的有限元分析软件，故本文以ANSYS14.0为核心对发动机连杆进行了有限元应力分析。

本论文主要做了如下工作：（1）使用UG10.0软件建立了连杆的三维模型，导入ANSYS14.0软件划分网格，得到有限元分析模型。

（2）对发动机连杆进行静力学分析，得到了连杆拉压工况的的应力云图和位移云图。

（3）结合连杆受力情况，对连杆进行了结构优化设计，使其在满足相同强度条件的情况下减少重量，以达到减小惯性力及材料的目标。

本文借助于大型有限元分析软件ANSYS14.0对发动机连杆进行有限元应力分析，验证了连杆的性能及研究了连杆强度计算和优化设计方法，从静力学方面判断出连杆工作的可靠性。

关键词：曲轴连杆，有限元，强度分析，优化IXXXXX毕业设计（论文）ABSTRACTAs we all know, engine is one of the most important parts of all the complex parts of automobile. Crankshaft connecting rod, as an important part of engine power conversion, undertakes the core task of converting fuel chemical energy into mechanical energy.Its main function is to transfer the force from the piston to the crankshaft, so that the reciprocating motion of the piston can be transformed into the rotating motion of the crankshaft. When the engine works, the connecting rod bears harsh working conditions and complex loads. The force mainly comes from the gas force of the piston, the inertia force of the piston and its reciprocating motion, and the magnitude and direction of these forces show periodic changes. Therefore, it requires the connecting rod to have enough strength and stiffness. Therefore, it is necessary to analyze the strength and optimize the structure of the engine connecting rod.Because of the rapid development of computer, the method of computer aided analysis has been widely used in the field of engineering. ANSYS is a very versatile and powerful finite element analysis software, so this paper takes ANSYS14.0 as the core to carry out finite element stress analysis of engine connecting rod.The main work of this paper is as follows:(1) The three-dimensional model of the connecting rod is established by UG10.0 software, and meshed by ANSYS14.0 software, the finite element analysis model is obtained.(2) Static analysis of engine connecting rod is carried out to check the correctness of finite element model and boundary conditions, and stress nephogram which is in accordance with actual working conditions is obtained.(3) Optimized design of the connecting rod in combination with the force of the connecting rod, so that the weight of the connecting rod can be reduced under theIIXXXXX毕业设计（论文）same strength condition, in order to achieve the purpose of reducing inertial force and material.In this paper, the finite element stress analysis of engine connecting rod is carried out by means of the large-scale finite element analysis software ANSYS14.0. The performance of the connecting rod is verified, the strength calculation and the optimization design method of the connecting rod are studied, and the reliability of the connecting rod is judged from the static aspect.KEY WORDS：crankshaft connecting rod, finite element, strength analysis, optimizationIIIXXXXX毕业设计（论文）目录摘要 (I)ABSTRACT ......................................................................................................................I I 目录 . (IV)第一章绪论 (1)1.1论文研究背景和意义 (1)1.2有限元法研究现状 (1)1.3发动机连杆有限元分析研究现状 (2)1.4本章小结 (3)第二章有限元分析基础 (4)2.1有限元法介绍 (4)2.1.1有限元法发展历史 (4)2.1.2有限元法基本理论 (5)2.1.3有限元法分析步骤 (7)2.2ANSYS软件介绍 (9)2.3本章小结 (9)第三章连杆的受力分析 (10)3.1连杆受载情况及参数 (10)3.1.1连杆受力分析 (10)3.1.2已知参数 (11)3.2燃气压力计算 (11)3.3惯性力计算 (12)IVXXXXX毕业设计（论文）3.5连杆最大压应力工况受力分析 (15)3.6本章小结 (16)第四章连杆应力有限元分析与结构优化 (17)4.1连杆三维模型的建立 (17)4.1.1 UG10.0软件介绍 (17)4.1.2建立连杆三维模型 (18)4.1.3三维模型的简化 (19)4.2有限元模型前处理 (22)4.2.1三维模型的导入 (22)4.2.2材料参数的设定 (24)4.2.2单元类型的选择及网格划分 (25)4.3连杆载荷施加及边界条件 (28)4.3.1连杆载荷处理与分布 (28)4.3.1.1载荷处理 (28)4.3.1.2连杆大小端拉应力加载 (29)4.3.1.3连杆大小端压应力加载 (31)4.3.2连杆位移边界条件的确定 (34)4.4运算及结果分析 (35)4.5连杆结构优化分析 (37)4.6.1连杆优化概述 (37)4.6.2连杆优化分析 (38)4.6本章小结 (40)第五章总结与展望 (41)5.1工作总结 (41)5.2工作展望 (42)参考文献 (44)VXXXXX毕业设计（论文）致谢 (46)毕业设计小结 (47)VIXXXXX毕业设计（论文）第一章绪论1.1论文研究背景和意义以往对发动机的主要组成部件的受力分析，只能靠传统力学计算方法，大致反映这些零件受力状态，因为这些零件受力复杂且形状不规则，比如活塞、连杆、气缸、曲轴等。

基于ANSYS汽车连杆的模态分析

基于ANSYS汽车连杆的模态分析摘要：振动现象是机械结构经常需要面对的问题之一。

由于振动会造成结构的共振或或疲劳，从而破坏结构。

所以必须了解结构固有的频率和振型，避免在实际工况中因振动因素造成结构的损坏。

模态分析主要研究结构或机器部件的结构特性，将得到结构的固有频率和振型，对复杂结构进行精确的模态分析，将为评价现有结构的特性特性、新产品和诊断动态性能的预估及优化设计，提供科学的依据。

关键词：ansys；汽车连杆；模态分析1引言汽车众所周知的最常用的交通工具之一，在整个汽车的复杂系统中，发动机就是其中最重要的之一，常常也称作汽车的心脏。

当汽车发动机工作时，活塞燃烧室产生的气体其爆炸力通过连杆传递给曲轴，曲轴带动飞轮转动从而将动力输出。

在这工作的过程中，发动机连杆在传递燃料爆炸作用力的同时也承受了最大最强烈的冲击力、动态应力，因此,连杆成为发动机动力学负荷最高的部件。

连杆是发动机传递力最重要的零部件之一，同时也肩负着传递力的方向的重任。

所以,汽车发动机连杆的质量和性能就直接关系到整个发动机工作的稳定性以及故障率。

利用有限元对汽车连杆零部件进行模态分析,有利于对连杆零部件更科学的使用。

2基本原理2.1ANSYS简介ANSYS软件是可以处理的分析类型：结构分析、热分析、电磁分析、流体分析、耦合场分析。

结构分析首先待求的自由度是位移，而其他量诸如应变、应力、反应力等均是通过位移值来得到的。

在ANSYS中，结构分析主要包括7种：静力分析、模态分析、谱分析、瞬态动力学分析、谐响应分析、特征屈服分析、专项分析。

而模态分析是本论文的着重应用，主要分析用于计算结构的自然频率和振型，用于解决实际生活中的机械振动。

2.2ANSYS模态分析简介结构动力学分析不同于静力学分析，常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用效果。

模态分析是动力学分析功能的一种。

动力学分析是用来确定质量（惯性）和阻尼起重要作用的结构和构件动力学特性的技术。

基于ANSYS的汽车发动机连杆性能分析

基于ANSYS的汽车发动机连杆性能分析作者：王鹏飞来源：《山东工业技术》2019年第11期摘要：本文用ANSYS软件对汽车发动机连杆进行了静力学分析和模态分析，建立了发动机连杆性能分析模型。

通过静力学分析，建立了发动机连杆的力学性能模型，得出了连杆总变形、定向变形、等效应力以及等效弹性应变分布情况。

通过模态分析，得出了发动机连杆模型的模态分布情况以及每一模态下的模态振型。

最后，综合得出了连杆的易变形位置，并提出了相应的防治措施，为高性能连杆的设计提供改良依据。

关键词：发动机连杆；ANSYS；有限元；静力学分析；模态分析DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.11.0030 引言汽车发动机连杆是发动机的重要零部件之一，它的性能影响着发动机整体结构的运动可靠性和工作稳定性。

发动机连杆的作用是把活塞与曲轴连接起来，把作用在活塞上的力传递给曲轴，使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动[2]，从而对外输出做功。

发动机连杆由大头、小头和杆身三部分构成。

与活塞销连接的部分称连杆小头，连杆小头与活塞一起做往复运动；与曲轴连接的部分称连杆大头，连杆大头与曲轴一起做旋转运动；连接小头与大头的杆部称连杆杆身。

发动机连杆的运动有上下运动以及左右摆动，从而形成复杂多变的平面运动。

因此，发动机连杆的受力情况也是复杂多变的，在工作过程中经常受到拉伸、压缩、弯曲和扭转等多种交变载荷的复杂应力的作用，工作环境恶劣。

如此复杂的应力作用容易造成发动机连杆的疲劳、磨损、弯曲甚至断裂，进而影响发动机正常工作[3]。

因此，对发动机连杆进行性能分析就显得尤为重要。

多数发动机连杆性能问题很难通过经典的弹性力学分析，进而求解微分方程而得到其解析解。

但基于ANSYS的有限元分析方法则可以避免求解微分方程。

基于此，本文用ANSYS软件对汽车发动机连杆进行了静力学分析和模态分析，建立了发动机连杆性能分析模型，为发动机连杆的改良设计提供一定思路。

基于ANSYS的某型发动机连杆动态特性分析

连杆１７００Ｈｚ以下的１Ｏ阶振型进行分析。
在１７００Ｈｚ以下的前１０阶模态内，连杆的振动形式多样，集中表现为弯曲振动。第１阶、第４阶、第７阶、第８阶为绕轴的弯曲振动；第３阶、第６阶为绕轴的弯曲振动；而第２阶
２．１模态分析
越多的科研工作者采用现代设计理论和方法对发动机的各个构件进行研究和设计。连杆作为内燃机结构中的一个重要构件，其使用可靠性很大程度上决定了整个发动机的可靠性。传
统的连杆设计基本上为静态设计，很少涉及连杆的动态特性。
型，指出了连杆的薄弱环节，为今后高性能的发动机连杆设计提供了参考。
关键词：发动机；有限元分析；连杆；动态特性
０引言
随着大型有限元软件的出现以及计算机技术的发展，越来
小头圆孑Ｌ的中心线方向为轴，Ｘ轴由右手定则确定。２有限元计算结果与分析
１．１基本原理
Байду номын сангаас
力，又有活塞、曲轴以及自身的惯性力，还有活塞传递的缸内气体的爆发压力。惯性力变化与发动机的转速有关，其频率通常
是发动机基频的谐次，而气缸的爆发压力在某种程度上可以看
有限元法就是对连续体进行合理的离散化，使连续体离散成有ｍ个节点、个单元构成的网格体。由振动学理论可知，离散后的连杆结构系统的动力学微分方程为：

ansys（连杆）分析

2.50.51.80.31.0R1.4R0.4R0.7R45oSpline through six control points C L C LCrank pin endWrist pin end45o0.280.4 0.33 4.754.0 3.25Ansys 上机操作（第3次）Ansys 实体建模: 由底向上三维实体(连杆)分析实例操作步骤•用由底向上建模技术，练习建立汽车连杆几何模型。

并进行简单的模态分析！1.指定的工作目录，用“c -rod” 作为作业名，进入ANSYS.2. 创建两个圆形面:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Circle > By Dimensions ... •输入RAD1 = 1.4 •输入RAD2 = 1 •输入THETA1 = 0•输入THETA2 = 180, 然后选择[Apply] •输入THETA1 = 45, 然后选择[OK] –或用命令: /PREP7PCIRC,1.4,1,0,180PCIRC,1.4,1,45,180结果以及操作过程可以查看下图：3. 打开面号:–Utility Menu > PlotCtrls > Numbering ...•设置面号为“on”, 然后选择[OK]–或用命令:/PNUM,AREA,1APLOT4. 创建两个矩形面:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Rectangle > By Dimensions ...•输入X1 = -0.3, X2 = 0.3, Y1 = 1.2, Y2 = 1.8, 然后选择[Apply]•输入X1 = -1.8, X2 = -1.2, Y1 = 0, Y2 = 0.3, 然后选择[OK]–或用命令:RECTNG,-0.3,0.3,1.2,1.8RECTNG,-1.8,-1.2,0,0.3结果以及操作过程可以查看下图：5. 平移工作面位置(X=6.5):–Utility Menu > WorkPlane > Offset WP to > XYZ Locations +•回车后在输入窗口输入 6.5 ， [OK]–或用命令:WPAVE,6.56. 设置工作平面所在的坐标系为激活坐标系:–Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Working Plane–或用命令:CSYS,47.再创建两个圆形面:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Circle > By Dimensions ...•输入RAD1 = 0.7•输入RAD2 = 0.4•输入THETA1 = 0•输入THETA2 = 180, 然后选择[Apply]•输入THETA2 = 135, 然后选择[OK]–或用命令:PCIRC,0.7,0.4,0,180PCIRC,0.7,0.4,0,1358. 在每一组面上分别进行布尔操作:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > -Booleans- Overlap > Areas +•先选择左边的一组面, 然后选择[Apply]•再选择右边的一组面, 然后选择[OK]–或用命令:AOVLAP,1,2,3,4AOVLAP,5,69. 激活总体笛卡尔坐标系:–Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cartesian–或用命令:CSYS,010. 定义四个新的关键点:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints > In Active CS …•第一关键点, X=2.5, Y=0.5, 然后选择[Apply]•第二关键点, X=3.25, Y=0.4, 然后选择[Apply]•第三关键点, X=4, Y=0.33, 然后选择[Apply]•第四关键点, X=4.75, Y=0.28, 然后选择[OK]–或用命令:K, ,2.5,0.5K, ,3.25,0.4K, ,4.0,0.33K, ,4.75,0.2811. 激活总体柱坐标系:–Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cylindrical–或用命令:CSYS,112. 创建一条线（由一系列关键点拟合一条样条曲线）:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Splines > With Options > Spline thru KPs +•顺序拾取如图形窗口所示的六个关键点, 然后选择[OK]•输入XV1 = 1 (总体柱坐标系，关键点1处的半径)•YV1 = 135 (总体柱坐标系，关键点1处的角度)•XV6 = 1 (总体柱坐标系，关键点6处的半径)•YV6 = 45 (总体柱坐标系，关键点6处的角度)•按[OK]–或用命令:BSPLIN,5,6,7,21,24,22,1,135,,1,45结果以及操作过程可以查看下图：13. 通过关键点1和18创建一条直线 :–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Lines > Straight Line +•拾取图形窗口所示的两个关键点, 然后选择[OK]–或用命令:LSTR, 1, 1814. 打开线号，显示线:–Utility Menu > PlotCtrls > Numbering ...•设置 Line numbers为“on”, 然后选择[OK]–Utility Menu > Plot > Lines–或用命令:/PNUM,LINE,1LPLOT15. 以预先定义的线6, 1, 7, 25 为边界创建一个新面:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > By Lines +•拾取四条线 (6, 1, 7, 和 25), 然后选择[OK]–或用命令:AL, 6, 1, 7, 2516. 放大连杆左边部分:–Utility Menu > PlotCtrls > Pan, Zoom, Rotate …•拾取[Box Zoom]17. 创建三个线与线的倒角:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Line Fillet +•拾取线 36 和 40, 然后选择[Apply]•输入RAD = .25, 然后选择[Apply]•拾取线 40和 31, 然后选择[Apply]•按[Apply]•拾取线 30和 39, 然后选择[OK]•按[OK]–Utility Menu > Plot > Lines–或用命令:LFILLT,36,40,0.25LFILLT,40,31,0.25LFILLT,30,39,0.25LPLOT18. 以预先定义的圆角为边界，创建一新的面:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > By Lines +•拾取线 12, 10, 和 13, 然后选择[Apply]•拾取线 17, 15, 和19, 然后选择[Apply]•拾取线 23, 21, 和24, 然后选择[OK]–Utility Menu > Plot > Areas–或用命令:AL, 12, 10, 13AL, 17, 15, 19AL, 23, 21, 24APLOT19. 把所有的面加起来:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > Add > Areas +•拾取[Pick All]–或用命令:AADD,ALL20. 选择Fit 使整个模型充满图形窗口:–Utility Menu > PlotCtrls > Pan, Zoom, Rotate …•按[Fit]21. 关闭线号和面号:–Utility Menu > PlotCtrls > Numbering ...•设置线号和面号为“ off ”, 然后选择[OK]–Utility Menu > Plot > Areas/PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,0APLOT22. 激活总体笛卡尔坐标系:–Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cartesian –或用命令:CSYS,023. 以X-Z 平面 (在 Y 方向) 为对称面，对面进行镜面反射:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Reflect > Areas +•拾取[Pick All]•选择 X-Z平面, 然后选择[OK]–或用命令:ARSYM,Y,13至此，建模结果为：24. 把所有的面加起来:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > Add > Areas +•拾取[Pick All]AADD,ALL25. 关闭工作平面:–Utility Menu > WorkPlane > Display Workin g Plane–或用命令:WPSTYLE26. 存储并退出 ANSYS:–在工具条中拾取“SAVE_DB”–在工具条中拾取“QUIT”•选择“Quit - No Save!”•按[OK]–或用命令:SAVE这里，建模工作已经完成，并进行保存，图形为：FINISH/EXIT,NOSAVE。

基于ANSYS的连杆机构运动分析【毕业作品】

基于ANSYS的连杆机构运动分析摘要：随着工业的发展，连杆机构应用越来越广泛，从工业包装行业到航空业，都能够见到连杆机构应用的影子。

连杆机构的运动特性参数决定了连杆机构能否满足使用要求。

简单的四连杆机构，我们可以根据机械原理与理论力学等理论，虽然通过选取特殊状态能够求得特定时刻的运动特性参数，包括位移、速度、加速度，但是无法求得任意时刻的运动特性参数。

而且当连杆数量的增加，求解变得更加复杂。

本文另辟蹊跷，利用有限元理论建立了有限元模型，施加载荷以及边界条件，求得了四连杆机构的运动特性参数，为更复杂的连杆机构设计提出了建设性的方法。

采用ANSYS中的相关单元对连杆机构进行模型的搭建以及边界处理，进而求的所希望的位移、速度和加速度等随时间变化的相关数据。

论文首先建立简单四连杆机构的ANSYS模型进行求解，选取某一特定状态，将结果同解析法进行对比，验证基于ANSYS的方法的可行性。

然后通过ANSYS计算某一复杂的连杆机构的运动特性，并对所分析的机构利用机械原理相关理论去分析，为进一步优化做准备。

关键词：连杆机构；有限元；解析法；Ansys建模Analysis of linkage mechanism based on ANSYSAbstract：With the development of industry, connecting rod mechanism is used more and more widely, from the industrial packaging industry to the aviation industry, will be able to see the shadow of the connecting rod mechanism application. The motion parameters of linkage mechanism determines the linkage mechanism can meet the use requirements. The four connecting rod mechanism is simple, we can according to the mechanical principle and theoretical mechanics theory, although the movement characteristic parameters to obtain a special state specific time, including the displacement, velocity, acceleration, movement parameters, but can not find any time. And when increasing the number of connecting rod, solving more complex.In this paper, another strange, the finite element model is established by using the finite element theory, the loads and boundary conditions, the motion parameters of the four bar linkage obtained, presents a constructive approach to design more complex linkages. The relevant unit in the ANSYS model is established and the boundary treatment on the connecting rod mechanism, the relevant data and then the desired displacement, velocity and acceleration variation with time. Firstly, a simple ANSYS model of four bar linkage mechanism to solve, select a particular state, the results were compared with the analytical method, the feasibility of the method validation based on ANSYS. Then the motion characteristics of a complex linkage was calculated by ANSYS, and the analysis of the mechanism of using mechanical theory to analyze, for the further optimization of preparation.Keywords: connecting rod mechanism; finite element；analytic method；Ansys modeling目录1、前言 (1)1.1 目的和意义 (1)1.2 研究手段和所做工作 (1)2、连杆机构与有限元理论方法简介 (2)2.1连杆机构 (2)2.2 有限元理论以及动力学分析 (3)2.3涉及的单元简介 (5)2.3.1 COMBIN7介绍 (5)2.3.2 BEAM4介绍 (6)2.3.3 四连杆机构的有限元模型 (7)2.4参数化APDL语言 (7)3、不同计算方法对比研究 (9)3.1 问题描述 (9)3.2解析法 (9)3.3 有限元法 (11)3.3.1建立工作文件 (12)3.3.2定义参量 (12)3.3.3创建单元类型 (13)3.3.4定义材料特性 (14)3.3.5定义实常数 (15)3.3.6创建节点 (16)3.3.7指定单元属性 (17)3.3.8创建铰链单元 (18)3.3.9指定单元属性 (18)3.3.10创建梁单元 (19)3.3.11定分析类型 (19)3.3.12打开大变形选项 (19)3.3.13确定数据库和结果文件中包含的内容 (21)3.3.14设定非线性分析的收敛值 (21)3.3.15施加约束 (22)3.3.16求解 (22)3.3.17定义变量 (23)3.3.18对变量进行数学操作 (23)3.3.19用曲线图显示角位移、角速度和角加速度 (24)3.3.20列表显示角位移、角速度 (25)3.4 方法验证说明 (26)4、变形机构的运动分析 (27)4.1 采用APDL参数化建立复杂模型 (27)4.2对模型进行分析求解 (27)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录 (33)1、前言1.1 目的和意义随着工业的发展，四连杆机构以各种变形形式出现在生活中。

ANSYS的发动机连杆的模态分析

活塞连杆组整体性能的好坏对发动机性能和寿命有很大的影响。而连杆作为传递交变力的部件，工
[1]
动力学微分方程可表示为：
&& + Cx & + Kx = F Mx
（1）
作条件极为恶劣。传统的连杆设计基本上为静态设计，式中： M——连杆质量，kg； x——连杆的振动位移，m；对连杆的动态特性很少涉及，但是随着发动机高速化和大功率化，静态设计越来越不能满足需要 [2]。模态分析在评价发动机连杆动态特性时有巨大的优势，文章基于 ANSYS 建立连杆的三维模型并进行模态分析，计算分析连杆的动态特性，找出发动机连杆的设计缺陷并加以改进，缩短研发周期，降低研发成本。 C——阻尼系数，N/(m/s)； K——刚度系数，N/m； F——外部载荷，N。若令 C=0 和 F=0，便得到结构的无阻尼自由振动方程。对于连杆结构的模态计算来说，阻尼对结构的固有频率和振型的影响很小，可以忽略不计，因此式（1）变为：
1
ANSYS 模态分析理论
模态分析是动力学分析过程中必不可少的一个步
骤，主要用于确定机械结构和部件的固有频率和振型，是谐响应分析、瞬态动力分析和谱分析的起点。 ANSYS 模态分析利用有限元分析理论，先把模型离散为 n 个小单元，然后利用振动理论求解出结构的固有频率和振型。根据振动理论，连杆结构系统的
&& + Kx = F Mx （2）这是一个二阶常系数线性齐次微分方程，由此可
导出连杆结构的固有频率与振型的特征方程：
K − ω 2Mφ = 0
（3）
- 25 -
Auto Engineer
技术聚焦 FOCUS
2010 年 4 月

ansys课程设计-连杆实例的受力分析

ANSYS课程设计连杆实例的受力分析一.问题描述厚度为0.5英寸的汽车连杆在小头孔周围90度处承受P=1000psi的表面载荷。

用有限元法分析了连杆的应力状态。

连杆材料性能:模量E=30×106psi，泊松比0.3。

因为连杆的结构是对称的，所以只能进行一半的分析。

采用自底向上的建模方法，采用20节点SOLID95单元进行划分。

二、具体操作流程1.定义工作文件名和工作标题。

2.生成两个圆环体。

⑴生成圆环:主菜单>预处理器>模型创建>面积圆>按尺寸，其中RAD1=1.4，RAD2=1，θ1 = 0，θ2 = 180，单击应用，输入θ1 = 45，然后单击确定。

⑵打开“面编号”控件，选择“区域编号”作为“打开”，然后单击“确定”。

3.生成两个矩形。

⑴生成矩形:主菜单>预处理器>模型创建>面积矩形>按尺寸，输入X1=-0.3，X2=0.3，Y1=1.2，Y2=1.8，点击应用，然后分别输入X1=-1.8，X2=-1.2，Y1=0，y2 = 0。

⑵平移工作平面:工具菜单>工作平面>偏移WP to > XYZ位置，在ANSYS输入窗口的charm输入行中输入6.5，按Enter键确认，然后单击确定。

⑶将工作平面坐标系转换为活动坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>工作平面。

4.生成圆环体并执行布尔运算。

⑴⑵进行面对面折叠操作，结果如图。

5.生成连杆体。

⑴激活直角坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>全局笛卡尔坐标系。

⑵定义四个新的关键点:主菜单>预处理器>创建>关键点”在Active CS中，在对话框中输入X=2.5，Y=0.5，点击应用；；X=3.25，Y=0.4，点击应用；；X=4，Y=0.33，点击应用；；X=4.75，Y=0.28，点击确定。

⑶激活全局坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>全局圆柱坐标系。

ANSYS分析报告汽车连杆

有限元大作业第一题作业要求：通过报告形式提交，要求有文字说明，并有分析结果和说明。

(两题都做)1．问题说明:如图所示为汽车连杆的几何模型，连杆的厚度为0.5cm，图中标注尺寸的单位均为英制。

在小头孔的内侧90°范围内承受P=l 000psi 的面载荷作用，利用有限元分析该连杆的受力状态。

连杆的材料属性为杨氏模量E=30×106psi，泊松比为0.3。

分组通过角度变化，角度左边是45°，右边是45°分组如下：左边是角度从30到60度，增加2度为1组（每人1组），右边从30到60度，逐渐增加5度即如表所示，组号：75一建模1打开UG,详细参数见题目要求，绘制如图的模型：二倒入模型1打开Ansys，点击File,在子菜单中点击Import，选UG,将要分析的 UG文件就导入到Ansys中，如图：三设置单元类型1点出主菜单中Preprocessor的子菜单Element Tye，选中Add/Edit/Delete,在弹出的菜单中，点Add..,在弹出的对话框中选Solid,找到Brick 8node 45,点OK。

如图：四设置材料的密度，杨氏模量和泊松比1 再选中Material Props下拉菜单中的Material Models, 在弹出的菜单中，点Favorites点Linear Static点再点Density,在对话框中输入7800（钢材密度），点OK,再点Linear Isotropic,在弹出的对话框中依次输入30e6，0.3，点OK。

如图：五创建网格1点击Meshing 子菜单中的MeshTool ，在弹出的对话框中，再点击Mesh,然后选中之前导入的模型，点OK ，创建网格就完成了，效果如图六设置载荷和约束1点出Solution 的下拉菜单：Define Loads ——Apply ——Structural ——Pressure ——On Areas,选中小孔内圆朝内的一半，点OK,在弹出的对话框内填写1000，点OK 。

基于ANSYS的车架有限元分析报告

基于ANSYS的车架有限元分析报告一、引言车架是汽车的重要组成部分之一，它承载着车身、引擎等重要部件，并且需要具备良好的强度和刚度特性。

为了确保车架设计的合理性和安全性，有限元分析方法被广泛应用于车架的设计和优化过程中。

本报告通过使用ANSYS软件对车型的车架进行有限元分析，旨在揭示其结构的力学性能，并提出相应的优化建议。

二、建模与网格划分首先，根据实际情况对车架进行几何建模，包括车架材料的选择、主要结构的划分等。

然后，采用ANSYS软件对车架进行网格划分，以保证有限元分析的准确性和计算效率。

在划分网格时，应根据不同结构部位的重要程度和应力集中程度进行细致划分，以获得较为准确的应力分布。

三、材料属性设置车架材料的力学性能参数对有限元分析结果具有重要影响。

在本次分析中，我们选取了一种常用的高强度钢材料作为车架的材料，并设置相应的材料属性。

这些属性包括弹性模量、泊松比、密度等参数。

要注意的是，这些参数需要结合实际情况和材料测试数据进行设置，以确保分析结果的准确性。

四、约束条件设置在有限元分析中，约束条件的设置对于分析结果的准确性至关重要。

在车架分析中，我们通常可以假设一些约束条件，比如悬挂点的约束、底盘支撑点的固定等。

这些约束条件可以对车架进行限制，并模拟实际使用中的约束情况。

五、载荷设置在有限元分析中，合理地设置载荷条件对于车架分析的准确性和可靠性也非常重要。

可以根据实际情况对不同工况下的载荷进行设置，比如车辆加速、制动、转弯等。

这些载荷会对车架产生不同的应力和变形，从而可以评估车架在不同工况下的强度和刚度特性。

六、分析结果与讨论通过ANSYS的有限元分析，我们可以获得车架在不同工况下的应力分布、变形情况等。

根据实际情况，可以评估车架结构的强度和刚度，并分析其受力情况和问题所在。

在本次分析中，我们得出了车架各个关键部位的最大应力和变形情况，并进一步进行了分析和讨论。

根据分析结果，我们可以找出车架结构中的问题，并提出相应的优化建议，比如增加固定支撑处的材料厚度、调整关键连接点的设计等。

基于ANSYS的汽车发动机连杆的有限元分析

基于ANSYS的汽车发动机连杆的有限元分析有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种应用数值计算方法的工程分析技术，可以用于解决各种工程问题。

在汽车发动机设计中，使用有限元分析可以帮助工程师了解和优化发动机组件的力学性能。

本文将基于ANSYS软件，介绍如何进行汽车发动机连杆的有限元分析。

一、建模和几何参数定义：在进行有限元分析之前，首先需要将连杆的几何形状转化为虚拟模型。

一般来说，使用CAD软件绘制连杆的草图，并根据设计要求对连杆进行几何尺寸和参数的定义。

对于汽车发动机连杆而言，常见的几何参数包括连杆长度、大端和小端直径、连杆的截面形状等。

在绘制草图时，应注意考虑到实际的工程要求和设计限制。

二、材料定义和材料力学参数：在有限元分析中，连杆的材料定义至关重要。

一般来说，连杆材料应具有优异的强度和刚度，以应对高速旋转和高温的工作环境。

一般常用的连杆材料包括铸铁、铝合金、钛合金等。

在模型中定义连杆的材料属性，常用的材料力学参数有弹性模量、泊松比、屈服强度和断裂韧性等。

这些参数将作为材料的基本力学性能指标，用于后续的有限元分析计算。

三、网格划分和单元选择：在进行有限元分析之前，需要将连杆的几何模型划分成一系列小的有限元网格。

这一步骤称之为网格划分。

在网格划分时，需要根据设计要求和实际需求选择适当的网格类型。

对于连杆而言，常用的网格类型有四面体网格、六面体网格和四边形网格等。

划分后的网格中的每个单元都将代表连杆的一个局部区域，通过对每个单元进行力学计算，可以得到连杆在整个工作过程中的承载能力和应力分布情况。

四、加载和边界条件定义：在有限元分析中，需要对模型施加适当的加载和边界条件来模拟实际工作情况。

对于汽车发动机连杆而言，常见的加载和边界条件有定常和动态载荷、热载荷和流体载荷等。

例如，在连杆的大端和小端分别施加适当的载荷，以模拟发动机工作时的受力情况。

同时，还需要定义边界条件，如固定轴承的位置，以模拟实际组装情况。

基于ANSYS的汽车发动机连杆性能有限元分析

基于ANSYS的汽车发动机连杆性能有限元分析摘要：连杆是汽车发动机的重要构件和主要运动件，功用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

连杆工作过程中承受装配载荷和交变载荷的作用还有气缸内气体压力，惯性力、轴承摩擦和磨损等。

所以要求连杆具有足够的抗疲劳强度、抗冲击，足够的强度和刚度。

构件图如下图1.1所示。

通过有限元分析结果可知连杆存在的问题及结构的薄弱环节，为连杆优化设计、结构改进和表面热处理提供理论依据。

关键词：汽车连杆；有限元分析；优化设计；1、连杆有限元分析的理论基础图1.1 汽车发动机连杆1.1静力学分析理论当连杆加载和约束时，利用平衡条件和边界条件将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：{K}{q}={f}式中｛K｝—整体结构的刚度矩阵；｛q｝—节点位移列阵；｛f｝—载荷列阵.解该有限元方程就可以得到最后分析时所需的各单元应力及变形值。

1.2模态分析理论模态分析研究系统是在无阻尼自由振动情况下系统的自由振动，用于确定结构的振动特性，是谐响应分析的基础，固有频率和主振型是振动系统的自然属性。

系统的运动微分方程可表示为：[M]｛X(t)｝+[K]{x(t)}=0弹性体的自由振动可分解为一系列简谐振动的叠加，因此,解可设为：X(t)=φcosω（t-t0）式中：ω为简谐振动的频率；t为时间变量；t0为由初始条件确定的时间常数。

代入得到特征值和特征向量分别对应系统的固有频率和主振型。

2、基本分析过程2.1模型绘制并导入：利用solid works进行构件的仿真设计，画出连杆的模型。

并将得到的模型导入至ANSYS软件中，如图3.1所示：图3.1 导入至ANSYS软件的连杆模型2.2主要材料属性定义：如图所示连杆结构，连杆厚度1.5cm，过渡圆角0.25cm，材料属性为弹性模量E=3.0e7（Mpa）,泊松比0.3，材料为40Cr,密度ρ=7800kg/m3；具体步骤如下：选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令。

连杆有限元分析ansys workbench

数据一（二维）
三、两种结构对比分析
数据二（三维）
最大应力：143.45MPa 最小安全系数：4.5286
最大应力：128.66MPa 最小安全系数：4.5819
3.1总结
• 结论：通过表四可以看出，当各尺寸相同时，二维和三维的数据会有一些变化，其中，最小安全系数相差不大，没有多少变化，都能达到设计要求；而二维的最大应力超过了材料的许用应力，三维的最大应力达到了设计要求，因此，在相同的条件下，二维连杆较三维连杆的效果差，三维模型更能符合设计要求，满足强度和设计安全系数。
数据一
3.3、不同尺寸三维模型云图
数据二
数据三
3.4、不同尺寸三维模型数据
数据一
数据二
数据三
1.小头外径：R9.5 2.大头外径：R20 3.过渡圆角：R2 4.大头圆心与小头圆心的距离：77mm 5.夹角：40度（小头与杆身）
Nodes：2312 Elements：272
最大应力：191.01MPa 最小安全系数：2.551
• b.采用三维结构对图示连杆进行强度分析，与二维结构分析结果进行比较。
• c.对结构进行参数化研究与目标驱动的优化设计
连杆简化模型的几何形状
完成该分析应掌握的CAE任务
• 1.DM模块草绘，建立新平面，冻结体 • 2.DS模块，模型参数的建立，分析不同的接触类
型， 3.网格的划分（整体+局部），载荷和约束的施加 • 4.查看应力，应变，接触结果及安全系数 • 5.DS模块中优化模型，并适时更新 • 6.DX模块参数化研究及目标驱动的优化 • 7.FE Model的查看 • 8.结果出图，多窗口对比分析
连杆几何参数在目标驱动前的特性连杆杆长的特性

Ansys教程基本分析过程连杆

September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
E-4
练习 - 连杆
创建首次用于镜面映射的线条
1. 2. 打开关键点编号（在激活坐标系中）根据下列三组笛卡尔坐标定义三个关键点: • 关键点 1 = (-1.8,0,0) • 关键点 2 = (-1.8,0.35,0) • 关键点 3 = (-1.4,0.35,0) 通过下列点定义线: • 关键点 1 和 2 • 关键点 2 和 3 将激活坐标系换成总体柱坐标系
E-12
练习 - 连杆(续)
25. 对中间位置和曲轴销末端间的直线进行过渡圆角处理 • 按下图所示拾取线条 • 倒圆角半径 = 2.2 26. 对中间位置和曲柄销末端间的直线进行过渡圆角处理 • 按下图所示拾取线条 • 倒圆角半径 = 1.5
25
25
26
26
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
6.
7.
8.
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
E-6
练习 - 连杆(续)
镜面映射线条生成曲轴销末端上半部分
9. 打开工作平面 10.移动工作平面: • 给 “XY Angles”输入45度旋转角
11.使工作平面成为激活坐标系
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
E-14
练习 - 连杆(续)