基于ANSYS对连杆的有限元分析
基于ANSYS的发动机连杆分析设计
２１ ０ １年 １ １月
Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ＆ Ｉ ｎ ｖ ｔ ｎｏ ｃ ｉ ｅｙ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌＰ ｏ ｕ ｔ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｏ ａｉ ｆ ｏ Ｍａ ｈｎ ｒ ｌｃｒ ａ ｒ ｄ ｃｓ ｉ
机 电 产 品 开 发 与 新
ＶＯ．４， ． Ｉ ＮＯ５ ２
约 为 ２７ ５ １６２Ｎ；② 活 塞组 的惯 性力 包 括 活塞 、活 塞环 、
活 塞 销 、活 塞 销 卡 环 ，其 总质 量 记 为 Ｍ ，以活 塞 加 速 度 ｉ作 变 速 直 线 运 动 ， 则 活 塞 组 的 惯 性 力 为 一
收 稿 日期 ：２ １ — ９ ２ ０ １０ — ０ 作 者 简 介 ：朱 同 波 （９ ６ ） 男 ， 高校 教 师 。 研 究 方 向 ：机 １８－ ， 械 设 计 制 造 ； 吴 传 富 （９ ７ ，男 ， 高校 教 师 。研 究 方 向 ： １８ －）
通信工程 。
长期 使 用 中 。会 因活塞 的剧 烈推 力 和曲轴 的 高速运 转 等 因素 ，致 使 连杆 出现 弯 曲和 扭 曲等现 象 。为此 连杆 必 须 有足 够 的刚度 。
此 ，有 限 元 法 在 动 力 机 械 中得 到 了 越 来 越 广 泛 的 应 用 ，
模 型是 在 静力 分析 模 型的基 础上 ，通 过 考虑 其 体积 而对
载 荷重 新计 算 和模 型处 理后 得 到 的。 由于计 算模 型 与实
并 取 得 了实际 的效益 。
际 结 构 、工 作 情 况 比较 接 近 ．计 算 应 力 值 比较 符 合 实
２２ 连杆 几何 实体模 型 的建 立 ．
本 文所 研 究 的汽 车连杆 如 图 １ 示 ，连 杆 的厚度 为 所 ０５ｎ，图 中标 注尺 寸 的单位 均 为英制 。在 小 头孔 的 内测 ．ｉ ９ 。 罔 内承 受 Ｐ １０ ｐ ｉ 面 载 荷 作 用 ，利 用 有 限 元 ０范 ＝ ００ｓ 的 分 析 该连 杆 的 受 力状 态 。连 杆 的材料 属 性 为杨 氏模 量 ． Ｅ干２ Ｏ Ｐａ泊 松 比为 ０３ ０Ｇ Ｉ。 由于 连杆 的 结 构 和 载 荷 均 对 称 ． 因此 在 分 析 时 只 需 采用 一 半 进行 分 析 。在 Ａ Ｓ Ｓ中采 用 由底 向 上 的建 ＮＹ 模 方式 ．用 ２ ０节点 的 Ｓ ＬＤ ５单 元 划 分 网格 并 用 Ｐ Ｇ Ｏ Ｉ９ Ｃ 求 解 器求 解 。图 ２用 Ａ Ｓ Ｓ软 件 直接 建 立 的连 杆 实 体 ＮＹ
基于ANSYS Workbench的钢管柔性连接有限元分析
基于ANSYS Workbench的钢管柔性连接有限元分析杨佩东【摘要】针对钢管对接环焊时,焊接工序复杂、焊缝可能会产生裂纹等缺点,设计了一种新型钢管柔性对接方式.采用solidwoks三维绘图软件建立实体模型,并应用ANSYS Workbench有限元分析软件对钢管实际工况进行仿真,对O型密封圈采用二参数Mooney-Rivlin超弹性材料模型并应用第四强度理论进行计算,得出钢管所承受的最大等效应力为55 MPa、最大径向应力为10.4 MPa、最大轴向应力为13.9 MPa,最大等效应变为2.96×10-4 mm.分析结果表明,钢管采用柔性对接时,钢管所承受的应力和应变均在许用范围之内,满足强度要求,不会出现泄露现象.说明该柔性连接方式安全可靠.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2019(042)003【总页数】4页(P38-41)【关键词】钢管;柔性连接;有限元分析;ANSYSWorkbench【作者】杨佩东【作者单位】山西工程职业技术学院,太原030009【正文语种】中文【中图分类】TG495随着我国西气东输、南水北调工程的实施，管道已经在我们生活当中扮演着越来越重要的角色，目前我国输水管线用管有球墨铸铁管、玻璃钢管、PCCP 管等。
这些管材中，钢管具有突出的性能。
通常钢管之间采用焊接对接方式。
由于焊接对接钢管的连接方式存在成本较高、现场焊接时难以保证焊接质量、遇到土层沉降时易产生焊缝开裂等缺点，目前发达国家已采用钢管柔性连接的方式进行钢管对接。
钢管的柔性连接不仅制造成本低，且具有良好的工作性能，已在国外得到了广泛的应用[1-2]。
本研究设计了一种以O 型密封圈为柔性接口的连接方式，通过solidworks 三维绘图软件建立实体模型，然后导入ANSYS Workbench 有限元分析软件对其进行应力、应变分析。
1 建立几何模型本次研究模型以DN500 钢管为例，其壁厚选择为 5 mm，采用Φ610 mm×65 mm 的 O 型密封圈进行密封。
基于ANSYS的有限元分析
基于ANSYS的有限元分析有限元大作业基于ansys的有限元分析班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等。
是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。
ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。
目前，中国100多所理工院校采用ANSYS 软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
2D Bracket问题描述:We will model the bracket as a solid 8 node plane stress element.1.Geometry: The thickness of the bracket is 3.125 mm2.Material: steel with modulus of elasticity E=200 GPa.3.Boundary conditions: The bracket is fixed at its left edge.4.Loading: The bracket is loaded uniformly along its top surface. Theload is 2625 N/m.5.Objective: a.Plot deformed shapeb.Determine the principal stress and the von Mises stress. (Use the stress plots to determine these)c.Remodel the bracket without the fillet at the corner or change the fillet radius to 0.012 and 0.006m, and see howd.principal stress and von Mises stress change.一，建立模型1设置工作平面在ansys主菜单里找到workplane>wp settings,输入如下参数。
基于ANSYS的输电线路杆塔有限元分析
学校代码： 10184学号：2114122663延边大学本科毕业论文本科毕业设计题目：基于A N S Y S的铁塔动态特性及稳定性有限元分析学生姓名：卢思屹学院：工学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2011级指导教师：崔承勋2021年8月16日目录ｃatａlog摘要ﻩ错误!未定义书签。
引言ﻩ1第一章绪论ﻩ错误!未定义书签。
1．１国内外关于铁塔的研究现状ﻩ错误!未定义书签。
1．2本文工作 ....................................... 错误!未定义书签。
第二章 1C-SJ1-2７m１10ＫV输电线路杆塔的有限元建模ﻩ错误!未定义书签。
２.1 1C-ＳJ1-2７ｍ１10KV输电线路杆塔概述ﻩ42.2 1Ｃ-SJ1-27ｍ１10KV输电线路杆塔有限元模型的建立 . 错误!未定义书签。
2.3 1Ｃ-ＳJ1-２7m１１0KV输电线路杆塔有限元模型的建立ﻩ错误!未定义书签。
2.4 1C-SJ1-２７m110KV铁塔的计算载荷 ............... 错误!未定义书签。
2.4.1 1C-SJ１-27ｍ1１0KV铁塔的外载荷简介ﻩ错误!未定义书签。
2.4.2 1C－SJ1－27ｍ110KV输电线路杆塔载荷计算.... 错误!未定义书签。
2.5 小结ﻩ错误!未定义书签。
3．1 １C－SJ1-2７m１１0ＫＶ铁塔的静力分析 (10)3．2 1C-SJ1-２７m110KV铁塔的模态分析ﻩ133．3 小结ﻩ错误!未定义书签。
第四章 1C-SJ1-27m11０KV输电铁塔的整体稳定性分析........ 错误!未定义书签。
４.1 1C－SＪ１-27m11０ＫV铁塔的在大风工况下(14N)的风振响应ﻩ错误!未定义书签。
4.1.１铁塔在大风工况下的分析 .................. 错误!未定义书签。
4．2 1Ｃ-SＪ1-2７m1１0ＫV铁塔雪载工况 .............. 错误!未定义书签。
基于ANSYS汽车连杆的模态分析
基于ANSYS汽车连杆的模态分析摘要：振动现象是机械结构经常需要面对的问题之一。
由于振动会造成结构的共振或或疲劳，从而破坏结构。
所以必须了解结构固有的频率和振型，避免在实际工况中因振动因素造成结构的损坏。
模态分析主要研究结构或机器部件的结构特性，将得到结构的固有频率和振型，对复杂结构进行精确的模态分析，将为评价现有结构的特性特性、新产品和诊断动态性能的预估及优化设计，提供科学的依据。
关键词：ansys；汽车连杆；模态分析1引言汽车众所周知的最常用的交通工具之一，在整个汽车的复杂系统中，发动机就是其中最重要的之一，常常也称作汽车的心脏。
当汽车发动机工作时，活塞燃烧室产生的气体其爆炸力通过连杆传递给曲轴，曲轴带动飞轮转动从而将动力输出。
在这工作的过程中，发动机连杆在传递燃料爆炸作用力的同时也承受了最大最强烈的冲击力、动态应力，因此,连杆成为发动机动力学负荷最高的部件。
连杆是发动机传递力最重要的零部件之一，同时也肩负着传递力的方向的重任。
所以,汽车发动机连杆的质量和性能就直接关系到整个发动机工作的稳定性以及故障率。
利用有限元对汽车连杆零部件进行模态分析,有利于对连杆零部件更科学的使用。
2基本原理2.1ANSYS简介ANSYS软件是可以处理的分析类型：结构分析、热分析、电磁分析、流体分析、耦合场分析。
结构分析首先待求的自由度是位移，而其他量诸如应变、应力、反应力等均是通过位移值来得到的。
在ANSYS中，结构分析主要包括7种：静力分析、模态分析、谱分析、瞬态动力学分析、谐响应分析、特征屈服分析、专项分析。
而模态分析是本论文的着重应用，主要分析用于计算结构的自然频率和振型，用于解决实际生活中的机械振动。
2.2ANSYS模态分析简介结构动力学分析不同于静力学分析，常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用效果。
模态分析是动力学分析功能的一种。
动力学分析是用来确定质量（惯性）和阻尼起重要作用的结构和构件动力学特性的技术。
基于ANSYS的汽车发动机连杆性能分析
基于ANSYS的汽车发动机连杆性能分析作者：王鹏飞来源：《山东工业技术》2019年第11期摘要：本文用ANSYS软件对汽车发动机连杆进行了静力学分析和模态分析，建立了发动机连杆性能分析模型。
通过静力学分析，建立了发动机连杆的力学性能模型，得出了连杆总变形、定向变形、等效应力以及等效弹性应变分布情况。
通过模态分析，得出了发动机连杆模型的模态分布情况以及每一模态下的模态振型。
最后，综合得出了连杆的易变形位置，并提出了相应的防治措施，为高性能连杆的设计提供改良依据。
关键词：发动机连杆；ANSYS；有限元；静力学分析；模态分析DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.11.0030 引言汽车发动机连杆是发动机的重要零部件之一，它的性能影响着发动机整体结构的运动可靠性和工作稳定性。
发动机连杆的作用是把活塞与曲轴连接起来，把作用在活塞上的力传递给曲轴，使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动[2]，从而对外输出做功。
发动机连杆由大头、小头和杆身三部分构成。
与活塞销连接的部分称连杆小头，连杆小头与活塞一起做往复运动；与曲轴连接的部分称连杆大头，连杆大头与曲轴一起做旋转运动；连接小头与大头的杆部称连杆杆身。
发动机连杆的运动有上下运动以及左右摆动，从而形成复杂多变的平面运动。
因此，发动机连杆的受力情况也是复杂多变的，在工作过程中经常受到拉伸、压缩、弯曲和扭转等多种交变载荷的复杂应力的作用，工作环境恶劣。
如此复杂的应力作用容易造成发动机连杆的疲劳、磨损、弯曲甚至断裂，进而影响发动机正常工作[3]。
因此，对发动机连杆进行性能分析就显得尤为重要。
多数发动机连杆性能问题很难通过经典的弹性力学分析，进而求解微分方程而得到其解析解。
但基于ANSYS的有限元分析方法则可以避免求解微分方程。
基于此，本文用ANSYS软件对汽车发动机连杆进行了静力学分析和模态分析，建立了发动机连杆性能分析模型，为发动机连杆的改良设计提供一定思路。
基于ANSYS的某型发动机连杆动态特性分析
连杆 １ ７ ０ ０ Ｈｚ以下的 １ Ｏ阶振型进行分析 。
在１ ７ ０ ０ Ｈｚ 以下 的前 １ ０阶模 态 内 ， 连杆 的振 动 形 式 多样 ， 集 中表 现 为 弯 曲 振 动 。第 １阶 、 第 ４阶 、 第 ７阶 、 第 ８阶 为 绕 轴 的 弯 曲振 动 ； 第 ３阶 、 第 ６ 阶 为 绕 轴 的弯 曲 振 动 ； 而第 ２阶
２ ． １ 模 态 分 析
越多的科研工作者采用 现代设 计理论 和方法 对发动 机 的各 个 构 件 进 行 研 究 和 设 计 。 连 杆 作 为 内燃 机 结 构 中 的 一 个 重 要 构 件， 其使用可靠性很大程度上决定 了整个 发动机 的可 靠性 。传
统 的连 杆 设 计 基 本 上 为 静 态 设 计 ， 很少 涉及连 杆的动 态特性 。
型， 指 出 了连 杆 的薄弱 环节 ， 为今 后高性 能 的发动 机连 杆设计 提 供 了参 考 。
关键词 ： 发动 机 ； 有 限元 分析 ； 连杆 ； 动态 特性
０ 引 言
随 着 大 型 有 限元 软 件 的 出现 以及 计 算 机 技 术 的发 展 ， 越 来
小头 圆孑 Ｌ 的中心线方向为 轴 ， Ｘ 轴 由右手定则确定 。 ２ 有 限 元计 算 结 果 与分 析
１ ． １ 基 本 原 理
Байду номын сангаас
力， 又有活塞 、 曲轴 以及 自身的惯 性力 ， 还有 活塞传递 的缸 内气 体的爆发 压力 。惯性力变化与发动机 的转速有关 ， 其频率 通常
是 发 动 机 基频 的谐 次 ， 而气 缸 的爆 发 压 力 在 某 种 程 度 上 可 以 看
有限元 法就是对连续体进行合理 的离散化 ， 使连续体离 散 成有 ｍ个节点 、 个 单元 构成 的网格体 。由振动 学理论 可 知 ， 离散后的连杆结 构系统 的动力学微分方程为 ：
基于VB的ANSYS二次开发及在连杆静力分析中的应用
基于VB的ANSYS二次开发及在连杆静力分析中的应用摘要：本文以通用有限元分析软件an sys 10.0 环境为基础，介绍an sys二次开发技术，以及三种开发工具。
最后，以vb和apdl 为手段，建立了一个柴油机连杆实例参数化分析系统。
此系统具有友好、方便、易用的人机交互界面，对复杂、难于理解和掌握的ansys 命令流进行了后台封装，避免了大量的重复性分析工作，提高了分析效率。
abstract： the paper details the technology of secondary development and three kinds of secondary developing tools of ansys on the basis of finite element analysis software—an sys10.0. lastly， a model unit analysis system of an automobile connecting road was developed based on visual basic 6.0 and apdl. the analysis system has friendly convenient and flexible man-machine conversation interface，while the complicated ansys command stream is encapsulated in background.it avoids large amount of repeated analysis work and improves the efficiency.关键词： ansys；二次开发；静力学分析；连杆key words： ansys；secondary development；static analysis；rod中图分类号：tp391 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）23-0207-040 引言计算技术的飞速发展，带来了结构分析优化技术的突破，国外相继出现了一些像ansys、marc等通用大型的有限元分析软件，这些软件不仅具有良好的界面、方便的前后处理及强大的计算分析功能，还具有开放的二次开发功能。
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基于ANSYS对连杆的有限元分析连杆是汽车的重要零件一个轻而可靠的连杆在工作中将产生较小的惯性力.它有助于减减轻汽车轴承负荷及振动。
然而.采用常规设计难以使连杆达到既轻又可靠的要求.传统用解析法对连杆所受的应力和应变情况分析.解析误差太大。
木文采压ANSY S有限元分析软件.建立汽车连杆的有限元极型.加载求解.进行应力场分析.计算出连杆的最大应力、应变.利用ANSYS的有限元分析和计算机图形学功能.显示二维应力等值，面位移等值面。
从而为连杆机构的优化分析提供了充分的理论依据。
基本分析过程
创建有限元模型
汽车连杆的几何模型如图1所示:连杆厚度为12. 7 mm.在小头孔内侧90'范围内承受p = 6. 89MPa的而载荷的作用.其材料属性为弹性模量F=2. 067e+ 11泊松比为0.3
图1连杆的几何模型
(1)创建有限元模型
根据结构特征.采用实体建模。
选用单元类型Solid95. Solid95是
二维20节l从四而体结构实体单元.在保证精度的同时允许使用不规则的形状.Solid95有相容的位移形状适用于曲线边界的建模。
每个节l从有3个自由度:沿结点坐标X ,Y, Z方向的平动; Solid95有塑性、蠕变、应力强化、大变形和大应变的功能。
采用ANSY S的前处理模块进行建模工作。
由于连杆的结构和载荷均对称.因此分析时只采用一半进行分析.这不影响实际应力的分布;而且在建模前可对计算模型进行合理简化一些小的细节可不必在模型中体现.这不影响分析所要求的精度。
这样既节省了计算时间.又减少了存储容量。
在建模过程中.采用由底向上的建模方式.按照尺寸建立而后.采用延伸的方式生成体(共25个面)。
使用自由网络化命令.可利用实体模型线段长度、曲率自动进行最佳网络化.在ANSYS中先对而进行划分网格.生成2D网格.然后采用拖动生成3D网格(Operate/ Extrude) ,所得有限元模型单元数为492，节点数为2 501。
(2)约束条件和施加载荷
边界条件施加与工程实际是否吻合直接影响到分析结果的正确性、合理性。
在实际工程中.汽车连杆的大头孔是与轴承配合的.而小头孔的90度范围内受到而压力的作用。
在ANSY S中选取18和19以及Y= 0的所有而施加对称约束.在小孔的内表而23而上施加6. 89 MPa的而压力，如图2所示。
图2施加约束与载荷
(3)计算结果及分析
在这一步.ANSY S将对自动划分的每一单元的节l从进行计算.建立的方程很多.需要一定的时间.所得的结果很大。
在结构分析完成后.可进入通用后处理器和时间历程后处理器中浏览分析结果。
图3和图4分别为汽车连杆的应力分布和位移分布图。
图3节点应力分布图
图4节点应变分布图
结果显示.最大合位移出现在小孔内外表而.其值为0. 120~ 0. 135 mm;最大等效应力出现在小头孔的内表而上其值为13.2 MPa。
从图中的应力和位移等直线可以看出:(1)整个连杆结构的最大应力出现在小头孔的承载区范围内.其他部位受力情况较均匀。
这与实际情况是相吻合的。
(2}最大变形出现在小轴孔表而而大孔的变形非常小。
在实际的过程中.由于小孔是承载区.它的变形相对较大。
大孔远离承载区.受影响较弱。
综合上述分析.有限元模型的建立、分析结果是客观的.较为真实地反映了连杆的受力情况。
2结语
(1)用有限元分析法变连续结构为离散结构.取代了传统的理论分析。
通过ANSY S软件可以比较精确地反映各点的受力情况.为连杆的结构优化提供充分的理论数据。
( 2)虽然在而载荷的作用所产生的等效应力远小于其材料的许用
拉应力和压应力值(196 MPa).大轴孔的变形很小.但是小轴孔的变形量非常大.接近于许用的变形量.故其有刚度不足的缺陷.有必要对汽车连杆进行结构改进.以减轻重量、改善性能、节约成本。
( 3)动态演示出连杆受力变形的过程,并可借助于几后处理器绘出相应的变化曲线.使设计者清楚地掌握其变化规律和变化特性。
参考文献:
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