有限元课程设计

有限元法分析与建模课程设计报告

学院：机械电子工程学院

专业：机械电子工程

指导教师：杜平安

学生：乔林

学号：201221080212

2012-12-10

摘要

摘要

连杆的作用是将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动, 并把活塞上的力传

给曲轴连杆工作的小端做往复运动, 大端作旋转运动, 杆身做复杂的平面运动。本文用Pro/E建立连杆的三维模型，并运用ANSYS强大的有限元分析和优化功能来实现连杆的分析ANSYS 是一款极其强大的有限元分析软件。通过数据接口，ANSYS 可以方便的实现从CAD 软件中导入实体模型。因此，将Pro/E强大的

建模功能与ANSYS 优越的有限元分析功能结合在一起可以极大地满足设计者

在设计过程中对建模与分析的需求。

关键词：连杆，有限元，Pro/E，ANSYS

ABSTRACT

ABSTRACT

The role oftheconnecting rodisthesmall end ofthereciprocation of the pistonintoarotational movementofthecrankshaft, and to transmittheforceon the pistontothecrankshaft connecting rodreciprocates, thebig endfor pivotal movement, Shaftdo complexplanar motion. The establishment ofalinkageof thethree-dimensionalmodelusingPro / E, thepowerfulANSYSfinite elementanalysis andoptimization capabilitiestoachievetheconnecting rodfatigueanalysisANSYSisan extremelypowerfulfinite element analysis software. Throughthedata interface, ANSYS canfacilitate the realization ofsolid modelsimportedfromCAD software. Therefore,thesuperiorpowerfulmodeling capabilitiesofPro / Eand ANSYSfinite elementanalysis capabilitiestogethercanmeetthedesignersin the design processmodelingand analysis.

Keywords:rod, finite element, Pro / E, ANSYS

目录

目录

第一章引言 (1)

1.1有限元法及其基本思想 (1)

1.2本文所研究问题定义分析 (1)

第二章连杆有限元分析的准备工作 (2)

2.1 连杆三维实体建模 (2)

2.2 模型调入 (2)

2.3 设置单元类型 (3)

2.4 设置材料的密度，杨氏模量和泊松比 (3)

2.5 创建网格 (4)

第三章有限元模型的前处理和求解 (5)

3.1 设置载荷和约束 (5)

3.1.1 设置载荷 (5)

3.1.2 设置位移约束 (6)

3.2 求解结果操作 (6)

第四章有限元模型的后处理和结果分析 (7)

4.1 查看变形位移 (7)

4.2 查看各节点的位移 (8)

4.3 查看应力分析图 (9)

4.4 观察节点最大应力 (10)

图4-4 节点最大应力图 (10)

4.5 求解结果分析 (10)

总结 (11)

参考文献 (12)

第一章引言

第一章引言

1.1有限元法及其基本思想

有限元方法[1]就是把一个原来是连续的物体剖分成有限的单元，且它们相互连接在有限的节点上，承受等效的节点载荷，并根据平衡条件在进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来，成为一个组合体，在综合求解。由于单元的个数有限，节点的个数也有限，所以这种方法称为有限元法。

有限元法解决问题是物理模型的近似，而数学上不做近似处理。其概念清晰，通用性与灵活性兼备，能灵活妥善处理各种复杂问题。

1.2本文所研究问题定义分析

连杆是发动机中很重要的一个部件. 因此对连杆的分析优化可以很大的提高的发动机性能，是发动机变的更加高效与节能。

强度、刚度和疲劳寿命是对工程结构和机械使用的三个基本要求, 其中疲劳破坏是工程结构和机械失效的主要原因之一, 引起疲劳失效的主要原因是重复载荷。疲劳寿命是指结构或机械直至破坏所作用的循环载荷的次数或时间。

本文首先采用Pro/E软件建立活塞连杆的三维实体模型,然后通过Pro/E与ANSYS的无缝集成,将模型导入ANSYS中。这种方法保持了导入模型的完整性,方便修改模型参数, 减少了直接在ANSYS中建模的巨大工作量,使分析过程方便快捷。

有限元法分析与建模课程设计

第二章连杆有限元分析的准备工作

对连杆进行有限元分析前，需要对连杆就行三维实体建模，通过Pro/E与ANSYS的无缝集成,将模型导入ANSYS中，并进行网格划分。

2.1连杆三维实体建模

打开Pro/E,通过网上查找资料确定连杆的相关参数，绘制如图2-1的模型：

图2-1Pro/E建模的连杆模型

2.2模型调入

打开Ansys，点击File,在子菜单中点击Import，选IGES,将要分析的文件导入到Ansys中，结果如图2-2所示：

图2-2 导入Ansys后的模型