CAE(ansys)汽车发动机连杆课程设计论文

连杆简化模型的有限元分析

一．个人任务

1.连杆简化模型的静力学分析

2.参数化研究与目标驱动优化设计

二．分析所需数据

见《汽车设计课程设计指导书》P6 明细

三．连杆的实体模型和网络模型

连杆简化实体模型

连杆简化网络模型

四．连杆原设计在各种接触条件下进行有限元分析后得到的变形图和应力图

方案一：连杆小头里铜环内壁施加均匀压强 P=52MPa

载荷施加图

小铜环与连杆小头在不同接触条件下的接触分析：1．bonded

2. frictionless

3.rough

4. frictional_0.15 摩擦系数0.15

最大值Total

Deformation

Equivalent

Stress

Normal

Stress

Total

Deformation2

Total

Deformation3

均匀

载荷

0.084824mm 312.83MPa 246.05MPa 0.084447mm 0.080688mm

轴承

载荷

0.083415 311.31 260.34

在方案一的载荷情况下：在DS中进行拓扑优化

方案二：连杆小头里铜环内壁施加轴承载荷 X方向的力F=5*sqrt2*3*e-6*52*e6=1102.92N Bonded - Solid To Solid

在方案二的载荷情况下：在DS中进行拓扑优化

五．局部网格细化的研究

方案一在施加均匀压力的条件下：

方案二在施加轴承载荷的条件下：

最大Total Equivalent Normal Total Total

值Deformation Stress Stress Deformation2 Deformation3 均匀

0.084824mm 312.83MPa 246.05MPa 0.084447mm 0.080688mm 载荷

0.083415 311.31 260.34

轴承

载荷

六．参数化研究和目标驱动的优化设计（在DS中进行优化设计）

在DS仿真后建立DX模型进行测试，测试出在既定的形状下模型的最理想受载情况

在进行目标驱动优化前，利用响应图查看整个系统的特性

七．对设计结构进行修改

取变量有铜环直径，连杆小头直径，连杆大头到连杆小头之间的距离

优化后的受载情况：

. .

.

八．具体分析操作中遇到的问题汇总

1.建模过程中（DM 模型），要考虑在DS 模型中的成角度曲面的约束和施加载荷对连杆大头和小头进行扇形建模

2.在建模的过程中为了构造用于施加约束和载荷的扇形曲面，在构造扇形的过程中要一个扇形一个扇形的建模，建模完一个扇形后，在准备建立下一个扇形以前，记得对已经建立的扇形模型进行冻结操作

3.网格划分过程中，首先用的是整体自动网格划分，后来进行了局部细化网格分析，而细化网格的方法大致有两种，一个用的是Contact Sizing ，一个是Part Relevance ，自己对比分析两种方法

4.在施加边界条件时发现，连杆小头里的铜环和连杆小头在不同的接触条件下仿真分析出来的结果很不相同，本人分别用了bounded, frictionless, rough, fritional (摩擦系数0.15)进行了对比分析

5.对连杆小头里面铜环内壁90°曲面的载荷施加，采取了两种对比分析，一是均匀压强载荷分析，一是轴承载荷分析，即在连杆轴线方向，离连杆小头轴心距离越远，受到的轴线方向的载荷越大，根据圆曲面的对称性求出了轴线方向，即X 方向的力F=1102.92N

6.目标驱动优化分析（DOE ）中

八．课程设计总结

CAE 技术在汽车的设计和改善技术中的应用越来越多，仿真的方法越来越接近汽车在实际使用中的运行工况，从而改善了汽车的设计和完善水平，减少了实车实验的成本，缩短了整车开发的周期，能更快，更好的解决汽车在实际使用中的问题。本学期学习了CAE 技术中的ANSYS Workbench ，对CAE 技术有了一个简单的认识，能基本掌握ANSYS Workbench 中的DM ，DS ，DX 等模块，但经过学习，感觉在建模和仿真的过程中，边界条件和实际工况载荷的施加是很重要的，而且往往是最影响分析结果的。在DX 模块中，CAE 与CAD 的无缝链接技术很让人兴奋，但双向流动还是单向流动的数据链不得而知，不甚理解，没能掌握。CAE 技术博大精深，现阶段学习的CAE 技术应该算是一个启蒙，入门的学习，在后面的学习和工作中，本着各种兴趣，可以对CAE 进行深入的学习，在QQ 技术群里和一些CAE 爱好者，进行更深入的交流和学习。还有，这个CAE 软件很挑电脑，水一点的电脑算的超慢，一算几个小时。