基于ANSYS對(duì)柴油機(jī)連桿受拉工況有限元分析【含有限元】【說明書+CAD+PROE】,含有限元,說明書+CAD+PROE,基于ANSYS對(duì)柴油機(jī)連桿受拉工況有限元分析【含有限元】【說明書+CAD+PROE】,基于,ansys,對(duì)于,柴油機(jī),連桿,工況,有限元分析,有限元,說明書,仿單,cad 雹鯊堅(jiān)坐2豎型衛(wèi)坐豎竺 工程技術(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿有限元分析 李淑英 (沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系 沈陽 11 0045) 摘要：本文利用cTIA軟件建立了連桿的三維模型，采用on FI囂式作為cATIA和ANsYs軟件信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)，將模型再導(dǎo)入ANsYs軟件 進(jìn)行有限元分析，通過分析得到了連桿在置大爆發(fā)壓力作用下的位移和應(yīng)力情況。 關(guān)鍵詞：有限元法 連桿 A、sYs 中圖分類號(hào)：TK412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672379l(2008)12(c)一00420l 連桿的功用是將活塞承受的力傳遞給 曲軸，并將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)連桿作復(fù)雜的 平面運(yùn)動(dòng)。連桿組主要受壓縮、拉伸和彎曲 等交變負(fù)荷。因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的有限元 分析就變得尤為重要。 1連桿有限元模型的建立 11連桿三維模型的建立 連桿的三維建模采用了汽車行業(yè)廣為 表1材料特性 彈性模量 泊松比 密度 206GPa O3 78009mm 圖1連桿三維模型 使用的CATIA軟件，連桿的CAD模型如圖1。 12有限元模型的建立 連桿的材料采用45C r，網(wǎng)格劃分采用 智能網(wǎng)格劃分，選用8節(jié)點(diǎn)solid45單元，劃 分精度為8級(jí)。連桿材料特性如表l所示。 2連桿的靜力分析 21連桿有限元分析的理論基礎(chǔ) 當(dāng)連桿加載和約束時(shí)，利用力平衡條 件和邊界條件將各個(gè)單元按原來的結(jié)構(gòu)重 新連接起來，形成整體的有限元方程： 【嗣f口1=f，) 式中【棚一整體結(jié)構(gòu)的剛度矩陣； 孽卜一節(jié)點(diǎn)位移列陣， ，一載荷列陣。 解該有限元方程就可以得到最后分析 時(shí)所需要的各單元應(yīng)力及變形值。 22邊界條件的處理施加 在ANSYs中，載荷包括所有邊界條件 圖3連桿應(yīng)力云圖 圖2連桿加載和約束示意圖 圖4 第6氣缸爆發(fā)連桿位移云圖 42 科技資訊scIENcETEcHNoLOGY INFORMATlON 以及外部或內(nèi)部作用效應(yīng)。對(duì)于不同的分 析類型，所施加的載荷有所不同，本文采用 了在連桿上直接施加均布載荷的方法，施 加力為786E一6Pa，如圖2為施加載荷和約 束示意圖。 23計(jì)算結(jié)果 經(jīng)過計(jì)算連桿的應(yīng)力分布云圖如圖3 所示。連桿位移分布云圖如圖4所示。 3結(jié)語 (1)最大位移出現(xiàn)在連桿小頭圓孔處， 值為O20822E一02mm，然后逐漸向內(nèi)遞減， 到連桿大頭圓孔處為最小位移。 (2)最大應(yīng)力出現(xiàn)在干與小頭圓孔接觸 處，值為5866lOoPa，是整個(gè)連桿最危險(xiǎn) 的部位，應(yīng)采取相應(yīng)的表面處理手段進(jìn)行 強(qiáng)化。 參考文獻(xiàn) 【l】趙經(jīng)文，王宏鈺結(jié)構(gòu)有限元分析【M1 北京：科學(xué)出版社，2001 【2l陳家瑞汽車構(gòu)造【M】北京：機(jī)械工業(yè) 出版社，2005 【3】孫連科，唐斌，薛冬新，宋希庚6110柴 油機(jī)連桿的三維有限元分析【J】車用發(fā) 動(dòng)機(jī)，2007(2) 【4】胡云萍，毛華永6160柴油機(jī)連桿三維 有限元分析山東大學(xué)學(xué)報(bào)，2006(2) 萬方數(shù)據(jù) 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿有限元分析 作者： 李淑英 作者單位： 沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,沈陽,110045 刊名： 科技資訊 英文刊名： SCIENCE 分別采用六種載荷邊界條件和三種位移邊界條件對(duì)曲軸應(yīng)力和變形進(jìn)行了有限元分析;基于單拐曲軸、梁單元整體曲軸和體單元整體曲軸模 型,分別計(jì)算了N485柴油機(jī)的曲軸變形和主軸承負(fù)荷;采用兩種計(jì)算模型和兩種載荷邊界條件對(duì)N485柴油機(jī)曲軸強(qiáng)度進(jìn)行了有限元分析;提出了連桿軸承孔 表面變形計(jì)算的快速方法-變形(柔度)矩陣法,應(yīng)用該方法計(jì)算了N485柴油機(jī)連桿軸承孔表面變形.計(jì)算分析結(jié)果表明,直軸-軸承系統(tǒng)中軸承油膜壓力分布 形態(tài)對(duì)軸強(qiáng)度影響顯著;載荷和位移邊界條件的處理對(duì)曲軸強(qiáng)度剛度的有限元分析結(jié)果有很大影響;曲軸變形和主軸承負(fù)荷計(jì)算應(yīng)該采用更接近實(shí)際的整 體曲軸模型,梁單元整體曲軸模型可以進(jìn)行簡便、快速且較精確的計(jì)算預(yù)測;曲軸軸承的潤滑分析應(yīng)該考慮曲軸受載變形導(dǎo)致軸頸在軸承孔中傾斜的影響 ;雖然N485柴油機(jī)曲軸的工作應(yīng)力范圍在安全極限內(nèi),但該曲軸設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)尺寸和材料選擇等方面仍存在進(jìn)一步優(yōu)化的潛力;變形(柔度)矩陣法計(jì)算連桿軸 承孔表面變形快速、有效;連桿軸承孔表面有較大的徑向變形,連桿軸承潤滑分析應(yīng)該考慮其影響. 3.期刊論文 呂彩琴.蘇鐵熊.狄建兵.張自明 連桿小頭油孔對(duì)連桿疲勞壽命影響的研究 -內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)2002,20(4) 采用有限元方法對(duì)兩種不同方案的連桿小頭油孔(單油孔方案和雙油孔方案)進(jìn)行了分析.通過對(duì)其主要考查部位的應(yīng)力、連桿大頭、小頭軸孔的縱、 橫向變形進(jìn)行對(duì)比研究,并根據(jù)疲勞累積損傷原理對(duì)連桿各方案進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核,發(fā)現(xiàn)雙油孔連桿方案在變形和應(yīng)力方面都有較好的改善.此外,還對(duì)雙 油孔連桿方案的兩油孔夾角采用不同的角度(50和60)做了有限元分析對(duì)比,結(jié)果表明兩油孔夾角為60時(shí),油孔的位置恰好能避開連桿小頭的高應(yīng)力 區(qū).建議若條件允許,連桿小頭最好采用雙油孔方案,且油孔夾角取60左右為宜. 4.學(xué)位論文 江敏 B3E汽油機(jī)連桿的有限元分析 2003 當(dāng)前,有限元技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用,它不僅縮短了設(shè)計(jì)周期,而且也大大提高了設(shè)計(jì)精度.該文旨在應(yīng)用有限元技術(shù)對(duì) B3E汽油機(jī)連桿進(jìn)行靜力分析,以研究連桿在不同情況下的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)及其危險(xiǎn)部位,為連桿的改進(jìn)和設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù).該文采用了 Unigraphics.3D軟件進(jìn)行實(shí)體幾何建模,應(yīng)用有限元前處理軟件MSC.Patran對(duì)連桿模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分、加載和約束的處理,然后提交到MSC.Nastran軟件中 進(jìn)行計(jì)算分析,并再次應(yīng)用Patran軟件對(duì)連桿在兩種危險(xiǎn)情況下的應(yīng)力和應(yīng)變計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化處理.分析中采用了Patran中的多點(diǎn)約束(MPC)技術(shù),有 效地模擬了活塞銷與小頭孔內(nèi)表面、曲柄銷與大頭孔內(nèi)表面以及連桿體與大頭蓋接觸面的力學(xué)接觸狀態(tài),并對(duì)連桿進(jìn)行合理的約束.最終,根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì) 該連桿的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核,總結(jié)了連桿在拉、壓載荷作用下應(yīng)力分布的一般規(guī)律.該文說明了有限元法在零部件設(shè)計(jì)中的實(shí)用性和重要性.同時(shí),有限元 法也將因之而更趨完善. 5.期刊論文 張鐸澤.侯發(fā)玲.ZHAN Duo-ze.HOU Fa-ling 195柴油機(jī)連桿有限元分析 -內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置2007,(3) 當(dāng)前,有限元分析技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件設(shè)計(jì)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用,它不僅縮短了設(shè)計(jì)周期,而且也大大提高了設(shè)計(jì)精度.連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)中重 要零件,也是易發(fā)生故障的零件,目前對(duì)它的設(shè)計(jì)、分析已廣泛地采用有限元法.本文旨在應(yīng)用有限元技術(shù)對(duì)195柴油機(jī)連桿進(jìn)行靜力分析,以研究連桿在不 同情況下的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)及其危險(xiǎn)部位,為連桿的改進(jìn)和設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù). 6.學(xué)位論文 方丹 LJ276M電控汽油機(jī)連桿有限元分析及優(yōu)化 2009 作為發(fā)動(dòng)機(jī)重要零部件之一，連桿在工作過程中承受著大小和方向都呈現(xiàn)周期性變化的活塞銷傳來的氣體作用力、本身擺動(dòng)造成的連桿慣性力以及 活塞組的往復(fù)慣性力。因此，連桿受到的是壓縮、拉伸、彎曲等交變載荷，這就要求連桿具有足夠的剛度和強(qiáng)度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性顯著提高后，連桿承 受著更高的氣體壓力，其結(jié)構(gòu)也更容易遭受破壞，因此需對(duì)連桿進(jìn)行分析以確定提升動(dòng)力性后連桿是否仍滿足強(qiáng)度和剛度要求。當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù) 的日新月異，有限元技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件設(shè)計(jì)和分析中發(fā)揮著越來越重要的作用，因此本文運(yùn)用有限元方法對(duì)LJ276M汽油機(jī)的連桿進(jìn)行三維有限元結(jié)構(gòu) 分析，以研究連桿在不同情況下應(yīng)力、應(yīng)變和危險(xiǎn)部位。 為此首先建立發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖測取系統(tǒng)以獲取進(jìn)行有限元分析所需的示功圖數(shù)據(jù)，然后以Pro/E為設(shè)計(jì)工具，以Pro/MECHANICA和ANSYS為分析平臺(tái)，對(duì) LJ276M汽油機(jī)連桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及其性能優(yōu)化設(shè)計(jì)。 文中運(yùn)用Pro/E，基于特征建立了連桿的三維實(shí)體模型，對(duì)連桿實(shí)際受力情況、邊界條件和施加載荷進(jìn)行研究后，建立了連桿的有限元分析模型。通 過分析計(jì)算，得到其在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下最大壓縮工況和最大拉伸工況的應(yīng)力和位移結(jié)果。改為電控汽油機(jī)后，連桿在最大壓縮工況下，其靜強(qiáng)度安全系數(shù) n=2.059，桿身應(yīng)力集中區(qū)域的最小拉壓疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)n=1.397，兩者均大于其許用值，結(jié)果表明連桿在發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)壓力提高后其靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng) 度滿足要求；然后進(jìn)一步深入研究，對(duì)連桿的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析以確定在滿足優(yōu)化約束條件下連桿的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，與優(yōu)化前相比，優(yōu)化后電控汽油 機(jī)連桿在最大壓縮工況下最大應(yīng)力值減少4.9，靜強(qiáng)度安全系數(shù)提高5.4，因此優(yōu)化后的連桿工作可靠性得到提高；最后進(jìn)行連桿的模態(tài)分析，得到 其固有頻率和振型，從動(dòng)態(tài)特性方面判斷連桿工作的可靠性。 7.期刊論文 呂彩琴.蘇鐵熊 4102ZQ柴油機(jī)連桿的改進(jìn)研究 -車用發(fā)動(dòng)機(jī)2001,(4) 用有限元法對(duì)4102ZQ柴油機(jī)連桿兩種設(shè)計(jì)方案(單油孔和雙油孔)的主要部位的應(yīng)力、連桿大頭內(nèi)孔和小頭內(nèi)孔縱橫向的變形進(jìn)行了對(duì)比研究;根據(jù) Von Mises屈服條件對(duì)連桿進(jìn)行了疲勞強(qiáng)度校核.結(jié)果表明,兩種方案均可滿足4102ZQ柴油機(jī)增壓的要求,雙油孔方案優(yōu)于單油孔方案. 8.期刊論文 王金元.施紹寧 基于ANSYS的康明斯6CT柴油機(jī)連桿失效分析 -內(nèi)燃機(jī)配件2009,(6) 柴油機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)是基本均勻的,但活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)極不均勻,伴隨著很大的加減速度,產(chǎn)生超重上千倍的慣性負(fù)荷,對(duì)連桿的強(qiáng)度和耐久性影響很大 .本文對(duì)康明斯6CT柴油機(jī)連桿進(jìn)行了三維有限元運(yùn)動(dòng)受力研究,分析導(dǎo)致失效的原因主要是某些區(qū)域的應(yīng)力集中以及在多軸非比例或非同相循環(huán)應(yīng)力的作 用下的疲勞失效.由此,對(duì)連桿的生產(chǎn)工藝進(jìn)行一系列的改進(jìn),提高其長期工作的可靠性. 9.期刊論文 王遠(yuǎn).朱會(huì)田.曹永晟.盛德號(hào).谷葉水.Wang Yuan.Zhu Huitian.Cao Yongsheng.Sheng Dehao.Gu Yeshui 基于有限元法的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿疲勞強(qiáng)度分析研究 -機(jī)械傳動(dòng)2010,34(3) 連桿在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中承受復(fù)雜的載荷.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析獲得連桿的載荷和邊界條件,建立有限元模型.將復(fù)雜的連桿載荷分解為預(yù)緊工況 、裝配工況、爆壓工況和慣性工況實(shí)施有限元計(jì)算,對(duì)其各種指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià).將預(yù)緊工況、裝配工況和慣性工況計(jì)算結(jié)果疊加,評(píng)價(jià)桿身與大頭蓋接觸面的 壓力分布.最后采用基于有限元計(jì)算結(jié)果的疲勞分析方法獲得連桿的疲勞安全因子分布,評(píng)價(jià)其疲勞特性.根據(jù)分析結(jié)果對(duì)連桿進(jìn)行改進(jìn),獲得了良好的效 果.實(shí)踐證明,該方法能有效地指導(dǎo)連桿的設(shè)計(jì)工作. 10.學(xué)位論文 郭茂 柴油機(jī)連桿三維有限元接觸分析及改進(jìn) 1998 該文系統(tǒng)地?cái)⑹霾⒂懻摿擞糜邢拊椒ㄇ蠼饨佑|問題的相關(guān)模型和算法;總結(jié)了已有的對(duì)連桿工況、工界條件研究工作,建立了連桿詳盡的三維有限 元模型并對(duì)典型工況進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行了結(jié)果分析;根據(jù)疲勞理論,對(duì)連桿進(jìn)行疲勞校核,研究了齒根裂紋故障產(chǎn)生的原因;在此基礎(chǔ)上提出三個(gè)改進(jìn)方案同 時(shí)作了相應(yīng)的分析與比較.該研究工作對(duì)柴油機(jī)連桿的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義. 本文鏈接：http:/ 授權(quán)使用：武漢理工大學(xué)(whlgdx)，授權(quán)號(hào)：249a4857-04a9-4ffa-af99-9e4e0158fb9d 下載時(shí)間：2010年12月16日