连杆有限元分析.docx

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连杆有限元分析

连杆简化模型的有限元分析

蔡森20080430123T843-1

1.分析任务：

a.对图一所示的连杆的二维简化模型进行有限元分析，确定该设计是否满足结构的强度要求：

若强度不够，修改设计直至最大应力减少至材料允许范围内。

在修改结构时，注意不可改变连杆小头衬套的内径和连杆大头的内径，也不可改变连杆各处厚度。

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和目标驱动的优化设计

2.分析所需数据

a.连杆采用两种材料，连杆本体用的是40cr结构钢，左侧小头中的村套用的是铜。

b.连杆本身和大头的厚度为1.5mm，小头的厚度为3.0mm。

注意在杆身和小头的过渡处有R2.0的过渡圆角

c.连杆结构的其他尺寸如图二所示；

d.施加在大、小头内壁上边界条件用于模拟连杆与曲轴连杆及活塞销的连接。

假定载荷为轴承载荷，分布在小头夹角为90°的内壁上；约束施加在连杆大头夹角为90°的内壁上。

e.40cr材料的弹性模量：

210Gpa；泊松比：

0.3；屈服极限为：

850Mpa，设计安全系数为6；铜的弹性模量：

120Gpa；泊松比：

0.33;屈服极限：

250MPa；设计安全系数为4

Part1

一．草图轮廓的建立

二．连杆的实体建模

二维模型

三维模型

三．连杆的网格划分

二维模型网格划分

三维模型网格划分

网格的局部细分

四．模型参数的设置

五．轴承载荷与约束的施加

轴承载荷

法向约束

六．不同接触类型的比较

1.Bonded

2.Nosparetion

另外，Frictionless、Rough、Frictional这三种接触方式均不能实现,

接触类型

Bonded

Nosparetion

最大总变形

0.027328

0.038474

最大等效应力

198.69

300.5

通过比较可以得出，Bonded接触方式最大总变形、最大等效应力都要小，所以最佳接触类型方案为bonded

七．收敛分析

Model>StaticStructural>Solution>EquivalentStress>Convergence

EquivalentStress（MPa）

Change（%）

Nodes

Elements

1

186.88

1269

477

2

199.26

6.4123

5969

3025

3

202.22

1.475

18234

10705

收敛目标值为3%

收敛后最优网格划分

八．原始模型安全系数

铜环安全系数

40Gr安全系数

总体安全系数

九.目标驱动优化

输入参数：

R20、R10、R2、R6.5输出参数：

铜环最小安全系数、40Gr最小安全系数

R10对最小安全系数的影响

R20对最小安全系数的影响

R2对最小安全系数的影响

R6.5最小安全系数的影响

各输入参数范围

最小安全系数目标值

目标生成的候选设计

软设计点、硬设计点的驱动优化结果

优化后的模型与原始模型对比

Part2

心得体会：

作为小组组长我全程参与了本次课程设计，从建模到添加约束再到优化各个环节中我们不断遇到了各种困难。

但通过组员们的不懈努力以及老师的指导，我们最终一一将困难克服，最终将这次课设圆满完成，深感不易。

本次课程设计我个人偏重于收敛分析，网格细分，接触选择，施加约束以及DX优化，在这过程中通过不断查阅资料、咨询老师我学会了如何创建冻结体，添加印记面，设置接触类型，收敛分析……….收获颇丰。

本次课程设计使我对ansys有了更深的认识，原来这款软件这么智能、强大，能使很多复杂的受力分析可以在电脑上模拟出来。

使我对这门课程更加感兴趣，更加坚定了要学好这个软件的决心，同时这次课程设计的圆满完成也提升了我们的自信心。

Part3

参考文献：

[1].马迅AnsysWorkbench入门指南湖北汽车工业学院

[2].