发动机连杆有限元分析
机械设备的日常运转中，连杆是必不可少的。连杆就像人体的筋脉，它把设备的不同部位关联起来。连杆性能的好坏也决定着设备的好坏，它影响着设备的工作效率，影响着设备的寿命，甚至影响着人的人身安全，所以我们要提高连杆的性能，我们要对其进行分析并优化。有限元法是一种较为方便的分析物体受力情况的方法，它对被分析物体的受载荷情况进行模拟，以较少的未知量求解较多的未知量。说到有限元法当然就要说说有限元软件，本次设计我使用的软件是UG，UG是众多软件中较为简单的，对初学者而言是最好的选择。本次设计我就是有UG对柴油机连杆进行有限元分析，比较连杆在不同载荷下的受力状况，进行对比分析，提出优化意见。关键词 连杆，有限元，UG，受力分析
目 录
1 绪论 1
1.1 有限元分析法 1
1.2 有限元软件 1
2 课题任务和分析方法 1
2.1 课题研究背景及意义 1
2.2 课题任务 2
2.3 分析方法 2
3 连杆的分析 4
3.1 研究对象的确立 4
3.2 建立连杆的三维模型图 4
3.3 解算方案的创建 5
3.4 模型参数的设置 6
3.5 划分网格 7
3.6 建立螺栓连接单元 9
3.7 创建仿真模型 10
3.8 创建载荷 14
3.9 创建分析子工况 17
3.10 求解 19
3.11 后处理：单个载荷对连杆组产生的变形和应力影响 21
3.12 后处理：组合载荷对连杆组产生的变形和应力影响 24
结论 27
致谢 28
参考文献29
1 绪论
连杆，是机械设备中至关重要的一部分，它的作用毋庸置疑，亦如骨骼筋脉之于人体，连杆性能的好坏决定着设备的性能，就也影响着我们的加工生产能力等多个方面。因此 我们对连杆的分析就显得及其有意义也很有必要。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1．1 有限元分析法
何为有限元？有限元分析的英文名即：FEA Finite Element Analysis。它是通过数学近似的处理方法对被分析对象的载荷状况进行模拟，同时采用能相互作用的单元，以达到用少量的未知量去求解无限的未知量，它一般用于求解偏微分方程。有限元就是一个工具，可以利用其进行场的分析，如磁场、电场、应力场、流场等等。因为往往我们只知道一个宏观的作用，但微观（相对的）的情况到底是啥样的不得而知，有限元通过把宏观的大的东西进行划分为一个个小的单元，把这些小的单元当做微观的东西，进而进行分析，得到微观的一个情况。如一个篮球框架，当有人扣篮拉着球框的时候，篮球架肯定会弯，但是弯多少呢？这个就可以利用有限元进行分析。先建立把篮筐架的物理模型，再将模型划分为一个个很小的单元，再添加载荷、约束后进行分析，就能得到结果。
1．2 有限元软件
有限元软件有许多种，其中ANSYS可以用来解决很多领域的难题，NASTRAN是电机有限元分析软件，另外还包括UG,CATIA,Proe等三维结构设计方面的有限元软件。
有限元软件的运用十分广泛，它们被用在各个行业，并与CAD软件相辅相成，我们一般先在各种CAD软件中建立三维模型图，接着我们就可以用上面提到的CAE软件对CAD三维模型进行有限元分析了。
2 课题任务和分析方法
2．1 课题研究背景及意义
发电机的连杆对整个发电机的使用寿命和工作可靠性有着重要的影响。目前，连杆的设计主要以经验设计为主，这种设计由于缺乏严密的理论基础，而且对连杆惯性载荷的计算也比较粗略，连杆动态特性对连杆工作性能的影响通常也不予考虑。虽然也有学者应用有限元法对连杆的强化进行了分析，但是由于条件的限制，所建成的模型有不太合理的地方，连杆在气体爆发压力最大时，不仅受到轴向压力，而且还会受到弯矩的作用。同时对于边界条件的处理也存在问题，因此，采用有限元工具和合理的计算条件对发动机连杆进行分析，是目前发电机生产迫切需要的。
此次对连杆进行三维准静态有限元分析研究，该计算模型在静力分模型的基础上，通过考虑其体积力而对载荷重新计算和模型处理后得到的。借助大型通用有限元分析软件UG进行分析，使前后处理既快捷方便，有比较直观，并有UG自带程序实现整个过程的一次性完成，大大提高工作效率，缩短整个分析过程所化的时间。同时考虑连杆的疲劳安全系数和变形，可以对连杆进行合理的优化设计，提高使用的可靠性。
2．2 课题任务
连杆的作用非常大，它常常被用来连接发活塞和曲轴，连杆在机械设备的运转中，一般都是处于一个相对差的环境中的，会有各式各样的力作用在机械设备上,比如拉伸力，压缩力和弯曲应力等等，这些对连杆的影响很大。因此，我们就要对连杆进行分析，而有限元法恰恰是比较方便的一种。
这次研究的任务就是根据连杆在设备运转中的受力情况，通过绘图和分析软件，用有限元法来分析它的受力并对其处理，指出结构不足之处，并给出具体的修改意见，提出优化后模型，重新分析优化后结果。如有不足再进行进一步的优化。
通过这个设计，使学生熟练应用以前学到的专业课程知识，掌握目前常用的CAE技术，为工作以后的独立分析问题打下基础。
2．3 分析方法
连杆组在机械设备运转中受到的载荷是很复杂的，包含着多种作用力，比如活塞顶部产生的气体的压力和惯性力等作用，力在设备运转的过程中是一直在变化的，这种变化是周期性的，力的大小会改变，力的方向也会改变，因此压缩、拉伸以及弯曲等多种载荷总会出现在在工作中。
目 录
1 绪论 1
1.1 有限元分析法 1
1.2 有限元软件 1
2 课题任务和分析方法 1
2.1 课题研究背景及意义 1
2.2 课题任务 2
2.3 分析方法 2
3 连杆的分析 4
3.1 研究对象的确立 4
3.2 建立连杆的三维模型图 4
3.3 解算方案的创建 5
3.4 模型参数的设置 6
3.5 划分网格 7
3.6 建立螺栓连接单元 9
3.7 创建仿真模型 10
3.8 创建载荷 14
3.9 创建分析子工况 17
3.10 求解 19
3.11 后处理：单个载荷对连杆组产生的变形和应力影响 21
3.12 后处理：组合载荷对连杆组产生的变形和应力影响 24
结论 27
致谢 28
参考文献29
1 绪论
连杆，是机械设备中至关重要的一部分，它的作用毋庸置疑，亦如骨骼筋脉之于人体，连杆性能的好坏决定着设备的性能，就也影响着我们的加工生产能力等多个方面。因此 我们对连杆的分析就显得及其有意义也很有必要。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1．1 有限元分析法
何为有限元？有限元分析的英文名即：FEA Finite Element Analysis。它是通过数学近似的处理方法对被分析对象的载荷状况进行模拟，同时采用能相互作用的单元，以达到用少量的未知量去求解无限的未知量，它一般用于求解偏微分方程。有限元就是一个工具，可以利用其进行场的分析，如磁场、电场、应力场、流场等等。因为往往我们只知道一个宏观的作用，但微观（相对的）的情况到底是啥样的不得而知，有限元通过把宏观的大的东西进行划分为一个个小的单元，把这些小的单元当做微观的东西，进而进行分析，得到微观的一个情况。如一个篮球框架，当有人扣篮拉着球框的时候，篮球架肯定会弯，但是弯多少呢？这个就可以利用有限元进行分析。先建立把篮筐架的物理模型，再将模型划分为一个个很小的单元，再添加载荷、约束后进行分析，就能得到结果。
1．2 有限元软件
有限元软件有许多种，其中ANSYS可以用来解决很多领域的难题，NASTRAN是电机有限元分析软件，另外还包括UG,CATIA,Proe等三维结构设计方面的有限元软件。
有限元软件的运用十分广泛，它们被用在各个行业，并与CAD软件相辅相成，我们一般先在各种CAD软件中建立三维模型图，接着我们就可以用上面提到的CAE软件对CAD三维模型进行有限元分析了。
2 课题任务和分析方法
2．1 课题研究背景及意义
发电机的连杆对整个发电机的使用寿命和工作可靠性有着重要的影响。目前，连杆的设计主要以经验设计为主，这种设计由于缺乏严密的理论基础，而且对连杆惯性载荷的计算也比较粗略，连杆动态特性对连杆工作性能的影响通常也不予考虑。虽然也有学者应用有限元法对连杆的强化进行了分析，但是由于条件的限制，所建成的模型有不太合理的地方，连杆在气体爆发压力最大时，不仅受到轴向压力，而且还会受到弯矩的作用。同时对于边界条件的处理也存在问题，因此，采用有限元工具和合理的计算条件对发动机连杆进行分析，是目前发电机生产迫切需要的。
此次对连杆进行三维准静态有限元分析研究，该计算模型在静力分模型的基础上，通过考虑其体积力而对载荷重新计算和模型处理后得到的。借助大型通用有限元分析软件UG进行分析，使前后处理既快捷方便，有比较直观，并有UG自带程序实现整个过程的一次性完成，大大提高工作效率，缩短整个分析过程所化的时间。同时考虑连杆的疲劳安全系数和变形，可以对连杆进行合理的优化设计，提高使用的可靠性。
2．2 课题任务
连杆的作用非常大，它常常被用来连接发活塞和曲轴，连杆在机械设备的运转中，一般都是处于一个相对差的环境中的，会有各式各样的力作用在机械设备上,比如拉伸力，压缩力和弯曲应力等等，这些对连杆的影响很大。因此，我们就要对连杆进行分析，而有限元法恰恰是比较方便的一种。
这次研究的任务就是根据连杆在设备运转中的受力情况，通过绘图和分析软件，用有限元法来分析它的受力并对其处理，指出结构不足之处，并给出具体的修改意见，提出优化后模型，重新分析优化后结果。如有不足再进行进一步的优化。
通过这个设计，使学生熟练应用以前学到的专业课程知识，掌握目前常用的CAE技术，为工作以后的独立分析问题打下基础。
2．3 分析方法
连杆组在机械设备运转中受到的载荷是很复杂的，包含着多种作用力，比如活塞顶部产生的气体的压力和惯性力等作用，力在设备运转的过程中是一直在变化的，这种变化是周期性的，力的大小会改变，力的方向也会改变，因此压缩、拉伸以及弯曲等多种载荷总会出现在在工作中。
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