连杆有限元分析
4110柴油机连杆设计及有限元分析-任务书
毕业设计任务书学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级指导教师姓名职称讲师从事专业车辆工程是否外聘否题目名称4110柴油机连杆设计及有限元分析一、设计（论文）目的、意义连杆是发动机中传递动力的重要组件，它在工作中承受各种复杂的、周期性变化的拉、压及惯性力等外载荷，即使是同一类型的连杆，由于每根连杆的物理参数、几何形状也存在差异，在分析连杆的应力和应变时，要考虑这些不确定的因素，这样才能得到更符合实际的结果。
目前，有限元法已成为工程技术领域中不可缺少的一个强有力的计算分析工具，是研究发动机连杆的应力、应变的应用中最常用的方法。
该方法较用传统的材料力学公式计算的结果更为精确。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容：在给定发动机参数的基础上设计连杆，在PRO/E软件平台上建立零件的等比例物理模型，利用有限元ANSYS软件，研究其应力、应变状态及其危险部位。
技术要求：在有限元分析中，科学的力学模型、准确的边界条件约束决定着分析结果的准确度。
考虑连杆应力计算中载荷施加的均匀性、对称性和准确性对杆身、大端和小端过渡区的应力计算结果有很大的影响。
三、设计（论文）完成后应提交的成果（一）计算说明部分1.连杆小头的结构和结构设计2.连杆杆身的结构和结构设计3.连杆大头的结构设计4.连杆螺栓的结构设计5.主要部件校核６．设计说明书一份（1.5万字以上）（二）图纸部分CAD总装配图1张,Pro/E,Ansys图若干张四、设计（论文）进度安排第1－２周选题、领取任务书，调研，搜集资料，撰写开题报告；第３～5周根据发动机参数设计连杆；第6～8周绘制连杆总装配图，中期答辩；第9～13周利用Pro/E建立模型，Ansys分析，并撰写设计说明书；第14周完善设计并提交指导教师审核；第15-16周更改并最终完成设计，准备答辩；第17周毕业答辩。
五、主要参考资料[1] 网络类中国机械CAD论坛等[2] 期刊类中国期刊网等[3] 书籍类连杆设计、PRO/E、Ansys图书等六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日。
基于UG的发动机连杆有限元分析
四种加载载荷如下表 ２ 。
表２ ：连杆 所 受载荷
工况 最大拉伸 工况 最大压缩工况
载 荷 大 小
工 况
小头 ７ ０ ０ ０ Ｎ 大头 １ ２ ０ ０ ０ Ｎ
小头 ８ １ ０ ０ ０ Ｎ 大头 １ ２ ５ ０ ０ Ｎ
螺栓预紧力
装配过盈接触力
示 意图
载荷
在 合适 的 范 围 内。在螺 栓预 紧 力 的作用 下 ，连杆 的疲劳特 性 也会 发 生 一定 的变 化 。
收稿 日期 ：２ ０ １ ４ ． ０ ６ ． １ ２
２ ０ １ ５ 年 ９月
第 ３期
教
学
与
科
技
３ ９
模 型 的建立 时 ，定义 的 内容应 尽量 与连 杆 实 际的工 作状 况 相吻 合 。
６ ２
用的连接螺栓 ，来进行有限元分析，其主
要参 数见 表 １ 。
３ ４
２ 连杆 受力分析
发动 机 连杆 工 作 时受 到周 期 性变 化 拉力 ， 压 力 和惯 性等 力 的作 用 ，受力 情况 非 常复杂 ，总 的来 说
包括以下几种。
２ ． １ 螺栓 预 紧 力
连杆大头在螺栓预紧力作用下会发生变形 ，进而影响连杆大头处 的应力分布 ，这种变形必须控制
与螺栓接触 的部分，最大应力为 ２ ３ ５ ＭＰ ａ ，此材料的屈服极 限为 １ １ ７ ８ ＭＰ ａ ，该工况下最大应力值在屈
方 向的中 间部 位 即可 。
３ ． ４ ＿ ３ 定 义载 荷
连 杆 在运 动 过程 定义 为 如下载 荷 ：
１ ）螺栓预紧力 ，对螺栓单元施加沿轴向的预紧力。
２ ）装 配 过盈 接 触 力 ，本 文 中通过 计 算给 定 了大 小头 的 内孔 面压 力载荷 。 ３ ）极 限压 缩 与拉 伸载 荷 实际作 用 在孔 壁 的一 半部位 ，呈余 弦分 布 。本 文 中 ，为 了简 化分 析 ，在 大 头孔 、小 头 孔使 用 局 部 圆柱 坐标 系 ，施 加径 向的载荷 近似 于余 弦载 荷 。
基于AWE的发动机连杆有限元分析
Ｆ ＥＡ ｆ ｏ ｒ Ｃｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｒｏ ｄ ｏ ｆ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＷ Ｅ
Ｗ ＡＮＧ Ｙｕ －ｌ ｉ ｎ
【 Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ａ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｓ ｕ ｂ — Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｓ ｉ ｅ ｈ ｕ ａ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ １ ４ ３ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
摘
要： 连杆作为航 空活塞发动机组成的重要传动零件之 一 ， 在交变载荷 的作用下 ， 连杆容 易发生疲 劳断裂。以某型航
空发动机连杆为研 究对 象， 采用Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ建立连杆的三维模型 ， 将模型导入 到 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｋ Ｂ Ｅ Ｎ Ｃ Ｈ软件 中， 采用智能网 格 划分法进行网格 划分 。通过连杆 载荷 的受 力分析， 建立连杆 受到 最大拉伸与最大压缩两种工况的有限元模 型， 采用
要的。 将连杆体与连杆盖看为一整体 ， 不考虑螺栓的联接与衬套 、
轴瓦与连杆的接触。
连接活塞与 曲轴 ， 将活塞的往复直线运动转化成曲轴的旋转运动
机 械 设 计 与 制 造
２ ２ ４ Ｍａ ｃ ｈｉ ｎｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
第 ７期
２ ０ １ ３年 ７月
基于 Ａ ＷＥ的发动机连杆有 限元 分析
王裕林 （ 中国民航 飞行学院 新津分院 ， 四川 成都 ６ １ 】 ４ ３ ０ ）
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ；Ｃｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｒｏ ｄ； ＡＮＳ ＹＳ ； Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｍｅ ￣ｏ ｄ
发动机连杆的有限元分析及结构优化
２３ 网格划分 ． 建 模 后须 对 模 型 进行 网格 划 分 。Ａ ＷＥ不 仅 具 有 功 能 强 大 的 网 格 划 分 工 具 ，还 能 进 行 智 能 化 网
格划 分 ，生 成 形 状 特 性 较 好 的单 元 来 保 证 网格 质 量 ，给 使 用 者 节 省 了大 量 的 时 间 和精 力 。一 般 情 况 下 ，采 用 默认 网格 控 制 即 可 。有 时 ，为 了获 得 高 质 量 的 网 格 ，也 可 通 过 一 定 的控 制 使 其 尽 量 符
３ 建 出连 杆 在 摆动 面 及 垂 直 摆 动 面 方 向 上 的截 面 ） 草 图 ，再 用 扫 略 命 令 切 出 圆弧 过 渡 区 。最 终 选 定
思 路 三 进 行 建 模 ，此 法 所 建 模 型 更接 近 实 物 ，且 所 需 指 定 的优 化 参 数 较 少 ，优 化 耗 时也 较 少 ，约
合 有 限 元 计 算 的 要 求 ，提 高计 算 精 度 。根 据 所 建 模 型 ，本 文 比较 了 四种 不 同 网格 尺 寸 对 计 算 结 果 的影 响 ，在 完全 采 用 默 认 控 制 的情 况 下 ，连 杆 上
图 １ 网格 划 分 后 的实 体 模 型
２４２约束处理 ．． 边 界 约 束 可 消除 整 体 模 型 的 刚性 位 移 和确 定
一
般 来 说 ，对 于 钢 、铜 、铝 等 塑 性 材 料 ，可
根 据第 四 强度理 论 ，选 用 Ｖ ｎＭｉ ｓ ｏ ｓ 等效 应力 进行 ｅ 强 度校 核 。
２４ Ａ 中的连杆边界处理 ． ＷＥ
２４１施 加载荷 ．．
１ ）在最 大 压 缩 工 况 下 ，应 力 集 中区 主 要分 布
连杆的有限元分析
目录第一章序言 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2课题的分析 (1)1.3研究内容 (2)第二章有限元的基本原理及其应用 (4)2.1有限元分析概述 (4)2.2有限元分析的优缺点 (5)2.2.1有限元法的优点 (5)2.2.2有限元分析的缺点 (6)第三章连杆的工作条件及载荷的确定 (7)3.1.连杆的结构和布置 (7)3.2柴油机一般采用斜连杆的原因 (9)3.3连杆的工作条件及受力 (10)3.4连杆的材料及制造工艺 (11)第四章连杆的建模 (15)4.1SolidWorks软件介绍 (15)4.1.1概述 (15)4.1.2 SolidWorks软件的特点 (16)4.1.3 SolidWorks软件的应用 (17)4.2连杆模型的建立 (17)4.2.1创建连杆的几何模型 (18)4.2.2连杆的力学模型的建立 (32)第五章计算结果及其分析 (40)5.1最大拉伸情况的结果与分析 (40)5.1.1连杆受拉时应力结果 (40)5.1.2连杆受拉时应变结果 (41)5.1.3连杆受拉时位移结果 (43)5.2最大压缩情况的结果与分析 (44)5.2.1连杆受压时应力结果 (44)5.2.2连杆受压时应变结果 (45)5.2.3连杆受压时位移结果 (46)5.3分析总结 (46)引用文献 (49)附录(英文翻译) (51)第一章序言1.1课题研究的目的和意义连杆是发动机中传递动力的重要零件，它把活塞的直线运动转变为曲轴的旋转运动，并将作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。
连杆在工作过程中要承受装配载荷（包括轴瓦过盈及螺栓预紧力）和交变工作载荷（包括气体爆发压力及惯性力）的作用，工作条件比较苛刻。
现代汽车正向着环保节能方向发展，这就要求发动机连杆在满足强度和刚度的基础上，应具有尺寸小、重量轻的特点。
本文通过SolidWorks这个三维制图软件制作连杆的三维模型，然后通过COSMOSWorks软件，对连杆模型进行网格划分、加载和约束的处理，然后再进行计算分析，得出柴油机连杆在受拉和受压的两种工况下的应力、应变等分析结果。
农用柴油机连杆有限元分析与结构优化
图 １ 连 杆 的 刚 格 划 分
建立准确和可靠的计算模 型是应用有限元法进行
分析 的重 要 步 骤 之 一 。在 进 行 有 限 元 分 析 时 ， 尽 量 应
收稿 日期 ：２０ ０ Ｏ ０ ９— ９一 ８
Ｆ ｇ １ Ｇｒｄ ｉ ｇ ｏ ｏ ｎ ｃ ｉ ｇ ｒ ｄ ｉ． ｉ ｄ ｎ ｆｃ ｎ ｅ ｔｎ ｏ
头 与杆 身过 渡部 分 及 连杆 杆 身 的工 字 型 截 面 内等 有 应
限元 分析 ， 得到连杆 的应力分 布 、 全系数 和疲劳 寿 安 命的情况 ， 并根据分 析结果进Байду номын сангаас 了优 化设 计 ， 为此连
杆 的可 靠性 设 计 提供 了依 据 。
１ 建 立 模 型
连杆 材 料 为 ４ ５号 优 质碳 素 结 构 钢 ， 能参 数 如 表 性
作者简 介：郑
斌 （ ９ ２一） 男 ， １８ ， 山东 淄博 人 ， 师 ， 讲 硕士 ， Ｅ—ｍａ ） （ ｉ ｌ
力 ， 连杆起 压缩作用 ； 对 二是 活塞 连杆组高速 运动产
生 的惯 性 力 ， 连 杆 起 拉 伸 作 用 。故 在 分 析 时 ， 要 对 主
ｚ ｅ ｇ ｉ ＠ ｓ ｕ ． ｄ ． ｎ。 ｈ ｎ ｂｎ ｄ ｔｅ ｕ ｃ
１所示
表 １ 主 要性能参数
Ｔａ １ Ｍ ａｎ ｐ ｒ ｒ ａ ｃ ａ ａ ｅｅ ｂ． ｉ ｅ ｏ ｍ ｎ ｅ ｐ ｒ ｍ ｔｒ ｆ
力集 中 的部 位进 行 细 化 。经 修 改 后 的 连 杆有 限元 模 型
共得 到 １ ８１３个 节 点 、４５ １个 单 元 ， １ ４ ７ １ 连杆 的 网络 划 分如图 １ 示。 所
２１ ０ ０年 ６月
基于有限元法的柴油机连杆强度分析研究
在有限元分析时． 连杆体和连杆盖 、 连杆体和轴瓦 、 螺栓和连 杆盖 、 连杆体装配结合面和衬套装配结合面上有接触效应， 本模型
在 接 触 面上 建 立 面 一 接 触 单元 Ｔ Ｇ Ｔ ７ 面 ＡＲ Ｅ １０和 Ｃ Ｎ Ａ １４ 传 Ｏ Ｔ Ｃ７，
４２ 最大拉 力工况计 算与结果 分析 ．
连杆组产生的旋转惯性力载荷 。 按上面的方法把连杆大小端的力 施加到连杆大小端 内孔轴瓦 、 衬套的内表 面节点上 ， 杆身的惯性
杆 的有限元静强度分析结果 中提取危险点的应力值 ， 便可根据 文
Ｏ＇１
在该工况下 ， 连杆承受预紧工况载荷的同时， 还承受着活塞 献［ ５ １ 中关于疲劳安全系数的计算公式进行计算。
为了进行切实有效 的计算 ， 问题的物理特性 和建立合理的模 理解 触， 柔体一柔体 的接触。Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 支持三种接触方式 ： 点一点 、 点一
面 、 面 面一 Ｉ 杆 组 的接 触 方 式 即为 面一 面 接 触 。 。连 每 种 接 触单 元 主要 关键 字设 定 ：１接 触 算 法 。 对 面一 面 的 （）
图 ２压 缩 工 况 连杆 受 力不 恿 Ｉ
连杆大小端受载荷 的大小和方向 ，在进行有限元分析时还
须将其按一定规律分布到大小头 内孔表面上。在分析时 ， 将其简 化成沿 内孔轴向方向平均分布 ，沿内孔径 向 １０范 围内按余弦 ２。 规律分布。通过 Ａ Ｄ 参数化语言编程 ， ＰＬ 实现上述载荷 的参数化
３连杆 有 限元 分 析 模 型
研究 的连杆模型取 自某型柴油机 ， 属于斜切 口连杆 。 分析时 有关参数的选取 ， 如表 １ 所示。 通过 Ｃ ＴＡ二次开发建立的连杆 ＡＩ 建模 系统 ， 快速生成连杆 的三维模型。
基于某发动机连杆的有限元分析
基于某发动机连杆的有限元分析摘要本文对长城4d20汽车连杆有限元分析，使用ug nx软件进行设计和分析，对连杆进行参数化设计建模，利用软件仿真模块和nx nastran解算器分不同的工况对该汽车连杆进行有限元分析。
通过分析计算，确定连杆的最大主应力和主应变位置，以验证设计的连杆强度和刚度是否合理。
关键词连杆建模有限元分 ug nx 仿真中图分类号：u464 文献标识码：a1 发动机连杆的背景连杆是作为发动机中传递动力的关键组件，其作用是将活塞的上下往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，把作用在活塞上的力传给曲轴，以对外输出动力做功。
连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。
因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。
它既受交变的拉压应力，又受弯曲应力。
连杆性能的优劣好坏直接影响着发动机乃至整车的性能。
近些年对发动机连杆的研究一直没有中断，也取得了许多进展，但由于其运动形式和受力工况复杂多变，还无法做出精确计算，尤其在动态特性方面仍然是研究重点，发动机连杆的强度设计将会在长时间内继续进行下去。
2 连杆的有限元分析2.1连杆的设计方案和ug nx建模实体模型连杆模型来源于长城4d20连杆，其杆身的横截面呈“h”形状，连杆对中面呈左右对称，在建模的时候可以先创建半个模型，然后使用镜像体特征完成整个连杆实体的建模。
连杆的整个建模过程都是基于特征和参数化进行的，所有的数据都可以根据需要进行修改，实体模型也会随之得到更改。
连杆由于在杆身与大头、小头相交接处有应力集中，因此在建模时需要圆角过渡。
最终用ug完成连杆实体模型的建立。
2.2连杆的有限元模型建立2.2.1连杆的载荷分析连杆在工作时，所承受的周期性变化的外力主要由两部分组成：一是经活塞顶部传来的燃气爆发压力，对连杆起压缩作用；二是活塞连杆组高速运动产生的惯性力，对连杆起拉伸作用。
故在分析时，主要考虑连杆的最大燃气压力、活塞组件的惯性力和连杆组件的惯性力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、 采用 42CrMoA 设计的连杆, 其最小疲劳安全系数大于 1.6，可以满足连杆设计 工况。
2、 在连杆工作载荷下，连杆杆身与连杆盖结合面处所有的法向应力基本上都大 于 0Mpa，因此连杆杆身与连杆盖不会分离。
3、 在连杆工作载荷下，连杆轴瓦与连杆大头的接触压力大部分面积都大于 10MPa，因此连杆大端孔处的变形在允许范围内。
Ho
图 4 连杆的最小压应力分布图（装配载荷+气体爆发压力＋n=3000rpm）
图 5 连杆和连杆盖的接触面的应力分布图（装配载荷＋n=3000rpm） -6-
Home
图 6 连杆和连杆盖的接触面的应力分布图（装配载荷+气体爆发压力＋n=3000rpm）
图 7 轴瓦与连杆大头的接触面的应力分布图（装配载荷＋n=3000rpm） -7-
0.3
连杆盖
42CrMoA
207000
0.3
轴瓦、衬套
钢
207000
0.3
螺栓、螺母
钢
207000
0.3
曲轴、活塞销
钢
207000
0.3
3.4 计算结果及分析
抗拉强 度σ b(Mpa) 890 890
疲劳强 度σ -1(Mpa) 350 350
3.4.1 连杆应力与疲劳安全系数 由于连杆是在交变载荷下工作，采用以下公式计算其疲劳安全系数：
梁端部的竖向挠度与载荷线性相关（当挠度较小时），直到它接触到障碍物为 止。这时梁端部的边界条件发生突然的变化，阻止竖向挠度继续增大，因此梁的 响应将不再是线性的。边界非线性是极度不连续的：在模拟分析中发生接触时，
-1-
结构的响应特性会在瞬间发生很大的变化。
Home
图 1 将碰到障碍物的悬臂梁
梁端部的竖向挠度与载荷线性相关（当挠度较小时），直到它接触到障碍物为 止。这时梁端部的边界条件发生突然的变化，阻止竖向挠度继续增大，因此梁的 响应将不再是线性的。边界非线性是极度不连续的：在模拟分析中发生接触时， 结构的响应特性会在瞬间发生很大的变化。
三、计算分析过程：
3.1 连杆的三维有限元模型
连杆的三维几何模型来自 PRO/E，采用 Hyper Mesh 软件建立有限元模型，该 有限元模型包括的零件有：连杆、连杆盖、预紧螺栓、预紧螺母、活塞销、曲轴 连杆轴颈、连杆大头轴瓦、连杆小头衬套。连杆、连杆盖采用四面体二次单元； 预紧螺栓、预紧螺母、活塞销、曲轴连杆轴颈、连杆大头轴瓦、连杆小头衬套采 用五面体和六面体的混合单元。由于连杆的三维几何模型具有很好的对称性，为 了减少计算所用时间，在这次计算分析过程只截取整个几何模型的 1/4 划分网格， 模型总共有 27830 个节点，18315 个单元。图 2 为连杆(1/4)有限元模型。
关键词：动力学 接触 边界非线性 有限元计算分析
一、前言：
连杆是发动机中传递动力的重要零件，它把活塞的直线运动转变为曲轴的旋 转运动，并将作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作过程中要承受 装配载荷（包括轴瓦过盈及螺栓预紧力）和交变工作载荷（包括气体爆发压力及 惯性力）的作用，工作条件比较苛刻。现代汽车正向着环保节能方向发展，这就 要求发动机连杆在满足强度和刚度的基础上，应具有尺寸小、重量轻的特点。
连杆小头惯性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，
Pj=16.8KN，与发动机工作转速（3000rpm）相对应。
连杆大头惯性力，
Pj=30.9KN，与发动机工作转速（3000rpm）相对应
3.3 材料性能
表 1 列出了计算中采用的材料性能数据。
零件
材料
表 1 材料性能数据
弹性模量 泊松比
E(N/mm2)
μ
连杆
42CrMoA
207000
-4-
Home
图 2 连杆(1/4)有限元模型 312.8MPa 418.8Mpa 60.8MPa 49.8MPa 25.0MPa 281.0Mpa
图 3 连杆的最大拉应力分布图（装配载荷＋n=3000rpm） -5-
212.8MPa
233.3MPa -191.6MPa -173.8MPa -194.3MPa 67.7MPa
-2-
3.2 边界条件
3.2.1 装配载荷
Home
连杆大头轴瓦与连杆大头的半径过盈量为：0.05008mm；
连杆小头衬套与连杆小头的半径过盈量为：0.02375mm；
螺栓预紧力为 5.8KN。
3.2.2 工作载荷
气缸爆发压力：Pg=p×πD2=131.4KN 式中：p 为气缸内压强；D 为缸径
惯性力：
考虑到柴油机连杆的边界条件比较复杂，想要得到比较好的模拟结果，边界 条件必须考虑接触和非线性，普通通用软件没有这方面的功能，而 ABAQUS 软件刚 好能广泛的求解非线性（包括接触）的问题，我们用它解决了这一实际工程问题。
二、基本原理介绍：
2.1 边界非线性
若边界条件随分析过程发生变化，就会产生边界非线性问题。考虑图 1 所示 的悬臂梁，它随施加的载荷发生挠曲，直到碰到障碍。
连杆杆身与螺母附近的过渡区
2.3
连杆小端的油孔
2.6
3.4.2 连杆杆身大头与连杆盖结合面处的接触压力 图 5 为第一种工况连杆杆身与连杆盖结合面处在装配载荷+拉伸载荷下的法 向应力分布，图中的深蓝色区域表示失去接触； 图 6 为第二种工况连杆杆身与连杆盖结合面处在装配载荷+压缩载荷下的法 向应力分布，图中的深蓝色区域表示失去接触。 从图上可以看出，连杆杆身与连杆盖结合面处在所有工作载荷下的法向应力 基本上都大于 0Mpa，不会分离。 3.4.3 连杆与连杆大头轴瓦间的接触压力 图 7 为连杆轴瓦与连杆大头在装配载荷+拉伸载荷下的压应力分布，从图上以 看出，连杆轴瓦与连杆大头的接触压力大部分面积都大于 10Mpa。所以，在连杆 工作载荷下，连杆轴瓦与连杆大头不会分离。
Home 柴油机连杆有限元分析
岳贵平 李康 一汽技术中心
摘要： 本文前处理利用 Hyper Mesh 软件，计算分析及后处理利用 Abaqus 软 件。按柴油机连杆受拉和受压的两种工况，对其进行动力学的有限元计算分析（主 要应用了接触和边界非线性的原理），得到了连杆（其中还包括连杆盖、预紧螺栓、 预紧螺母、活塞销、连杆大头轴瓦和连杆小头衬套）的应力图和它们的安全系数。 为连杆的设计和制造提供了充分的数据资料，具有很高的工程实用价值。
2.2 接触
许多工程问题含有两个或多个部件的接触的情况。在这类问题中，当两个物 体接触时，存在沿接触面法向，且作用在接触物上的力。如果接触面存在摩擦力， 可能会产生抵抗物体间切向运动（滑动）的剪力。
在有限元中，接触条件是一类特殊的不连续的约束，它允许力从模型的一部 分传输到另一部分。因为仅当两个面接触时才应用接触条件，所以这种约束是不 连续的。当两个表面分开时，没有约束作用在上面。
n=
σ−1 ×σb
σ−1 ×σm +σb ×σa
-3-
σa
=
σ max
− σ min 2
σm
=
σ max
+ σ min 2
Home
连杆应力见图 3、4。最小疲劳安全系数见表 2。
表 2 最小疲劳安全系数
连杆杆身与连杆大端的过渡区
3.5
连杆杆身与连杆小端的过渡区
4.0
连杆杆身与螺栓头附近的过渡区
1.6