基于ANSYS對柴油機連桿受拉工況有限元分析【含有限元】【說明書+CAD+PROE】

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22邊界條件的處理施加 在ANSYs中，載荷包括所有邊界條件 圖3連桿應(yīng)力云圖 圖2連桿加載和約束示意圖 圖4 第6氣缸爆發(fā)連桿位移云圖 42 科技資訊scIENcETEcHNoLOGY INFORMATlON 以及外部或內(nèi)部作用效應(yīng)。對于不同的分 析類型，所施加的載荷有所不同，本文采用 了在連桿上直接施加均布載荷的方法，施 加力為786E一6Pa，如圖2為施加載荷和約 束示意圖。 23計算結(jié)果 經(jīng)過計算連桿的應(yīng)力分布云圖如圖3 所示。連桿位移分布云圖如圖4所示。 3結(jié)語 (1)最大位移出現(xiàn)在連桿小頭圓孔處， 值為O20822E一02mm，然后逐漸向內(nèi)遞減， 到連桿大頭圓孔處為最小位移。 (2)最大應(yīng)力出現(xiàn)在干與小頭圓孔接觸 處，值為5866lOoPa，是整個連桿最危險 的部位，應(yīng)采取相應(yīng)的表面處理手段進行 強化。 參考文獻 【l】趙經(jīng)文，王宏鈺結(jié)構(gòu)有限元分析【M1 北京：科學(xué)出版社，2001 【2l陳家瑞汽車構(gòu)造【M】北京：機械工業(yè) 出版社，2005 【3】孫連科，唐斌，薛冬新，宋希庚6110柴 油機連桿的三維有限元分析【J】車用發(fā) 動機，2007(2) 【4】胡云萍，毛華永6160柴油機連桿三維 有限元分析山東大學(xué)學(xué)報，2006(2) 萬方數(shù)據(jù) 發(fā)動機連桿有限元分析 作者： 李淑英 作者單位： 沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,沈陽,110045 刊名： 科技資訊 英文刊名： SCIENCE 分別采用六種載荷邊界條件和三種位移邊界條件對曲軸應(yīng)力和變形進行了有限元分析;基于單拐曲軸、梁單元整體曲軸和體單元整體曲軸模 型,分別計算了N485柴油機的曲軸變形和主軸承負荷;采用兩種計算模型和兩種載荷邊界條件對N485柴油機曲軸強度進行了有限元分析;提出了連桿軸承孔 表面變形計算的快速方法-變形(柔度)矩陣法,應(yīng)用該方法計算了N485柴油機連桿軸承孔表面變形.計算分析結(jié)果表明,直軸-軸承系統(tǒng)中軸承油膜壓力分布 形態(tài)對軸強度影響顯著;載荷和位移邊界條件的處理對曲軸強度剛度的有限元分析結(jié)果有很大影響;曲軸變形和主軸承負荷計算應(yīng)該采用更接近實際的整 體曲軸模型,梁單元整體曲軸模型可以進行簡便、快速且較精確的計算預(yù)測;曲軸軸承的潤滑分析應(yīng)該考慮曲軸受載變形導(dǎo)致軸頸在軸承孔中傾斜的影響 ;雖然N485柴油機曲軸的工作應(yīng)力范圍在安全極限內(nèi),但該曲軸設(shè)計在結(jié)構(gòu)尺寸和材料選擇等方面仍存在進一步優(yōu)化的潛力;變形(柔度)矩陣法計算連桿軸 承孔表面變形快速、有效;連桿軸承孔表面有較大的徑向變形,連桿軸承潤滑分析應(yīng)該考慮其影響. 3.期刊論文 呂彩琴.蘇鐵熊.狄建兵.張自明 連桿小頭油孔對連桿疲勞壽命影響的研究 -內(nèi)燃機學(xué)報2002,20(4) 采用有限元方法對兩種不同方案的連桿小頭油孔(單油孔方案和雙油孔方案)進行了分析.通過對其主要考查部位的應(yīng)力、連桿大頭、小頭軸孔的縱、 橫向變形進行對比研究,并根據(jù)疲勞累積損傷原理對連桿各方案進行疲勞強度校核,發(fā)現(xiàn)雙油孔連桿方案在變形和應(yīng)力方面都有較好的改善.此外,還對雙 油孔連桿方案的兩油孔夾角采用不同的角度(50和60)做了有限元分析對比,結(jié)果表明兩油孔夾角為60時,油孔的位置恰好能避開連桿小頭的高應(yīng)力 區(qū).建議若條件允許,連桿小頭最好采用雙油孔方案,且油孔夾角取60左右為宜. 4.學(xué)位論文 江敏 B3E汽油機連桿的有限元分析 2003 當(dāng)前,有限元技術(shù)在發(fā)動機零部件設(shè)計中發(fā)揮著越來越重要的作用,它不僅縮短了設(shè)計周期,而且也大大提高了設(shè)計精度.該文旨在應(yīng)用有限元技術(shù)對 B3E汽油機連桿進行靜力分析,以研究連桿在不同情況下的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)及其危險部位,為連桿的改進和設(shè)計提供可靠的依據(jù).該文采用了 Unigraphics.3D軟件進行實體幾何建模,應(yīng)用有限元前處理軟件MSC.Patran對連桿模型進行網(wǎng)格劃分、加載和約束的處理,然后提交到MSC.Nastran軟件中 進行計算分析,并再次應(yīng)用Patran軟件對連桿在兩種危險情況下的應(yīng)力和應(yīng)變計算結(jié)果進行可視化處理.分析中采用了Patran中的多點約束(MPC)技術(shù),有 效地模擬了活塞銷與小頭孔內(nèi)表面、曲柄銷與大頭孔內(nèi)表面以及連桿體與大頭蓋接觸面的力學(xué)接觸狀態(tài),并對連桿進行合理的約束.最終,根據(jù)計算結(jié)果對 該連桿的疲勞強度進行校核,總結(jié)了連桿在拉、壓載荷作用下應(yīng)力分布的一般規(guī)律.該文說明了有限元法在零部件設(shè)計中的實用性和重要性.同時,有限元 法也將因之而更趨完善. 5.期刊論文 張鐸澤.侯發(fā)玲.ZHAN Duo-ze.HOU Fa-ling 195柴油機連桿有限元分析 -內(nèi)燃機與動力裝置2007,(3) 當(dāng)前,有限元分析技術(shù)在發(fā)動機零部件設(shè)計過程中發(fā)揮著越來越重要的作用,它不僅縮短了設(shè)計周期,而且也大大提高了設(shè)計精度.連桿是發(fā)動機中重 要零件,也是易發(fā)生故障的零件,目前對它的設(shè)計、分析已廣泛地采用有限元法.本文旨在應(yīng)用有限元技術(shù)對195柴油機連桿進行靜力分析,以研究連桿在不 同情況下的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)及其危險部位,為連桿的改進和設(shè)計提供可靠的依據(jù). 6.學(xué)位論文 方丹 LJ276M電控汽油機連桿有限元分析及優(yōu)化 2009 作為發(fā)動機重要零部件之一，連桿在工作過程中承受著大小和方向都呈現(xiàn)周期性變化的活塞銷傳來的氣體作用力、本身擺動造成的連桿慣性力以及 活塞組的往復(fù)慣性力。因此，連桿受到的是壓縮、拉伸、彎曲等交變載荷，這就要求連桿具有足夠的剛度和強度。當(dāng)發(fā)動機動力性顯著提高后，連桿承 受著更高的氣體壓力，其結(jié)構(gòu)也更容易遭受破壞，因此需對連桿進行分析以確定提升動力性后連桿是否仍滿足強度和剛度要求。當(dāng)前，隨著計算機技術(shù) 的日新月異，有限元技術(shù)在發(fā)動機零部件設(shè)計和分析中發(fā)揮著越來越重要的作用，因此本文運用有限元方法對LJ276M汽油機的連桿進行三維有限元結(jié)構(gòu) 分析，以研究連桿在不同情況下應(yīng)力、應(yīng)變和危險部位。 為此首先建立發(fā)動機示功圖測取系統(tǒng)以獲取進行有限元分析所需的示功圖數(shù)據(jù)，然后以Pro/E為設(shè)計工具，以Pro/MECHANICA和ANSYS為分析平臺，對 LJ276M汽油機連桿進行結(jié)構(gòu)分析及其性能優(yōu)化設(shè)計。 文中運用Pro/E，基于特征建立了連桿的三維實體模型，對連桿實際受力情況、邊界條件和施加載荷進行研究后，建立了連桿的有限元分析模型。通 過分析計算，得到其在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下最大壓縮工況和最大拉伸工況的應(yīng)力和位移結(jié)果。改為電控汽油機后，連桿在最大壓縮工況下，其靜強度安全系數(shù) n=2.059，桿身應(yīng)力集中區(qū)域的最小拉壓疲勞強度安全系數(shù)n=1.397，兩者均大于其許用值，結(jié)果表明連桿在發(fā)動機缸內(nèi)壓力提高后其靜強度和疲勞強 度滿足要求；然后進一步深入研究，對連桿的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化分析以確定在滿足優(yōu)化約束條件下連桿的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，與優(yōu)化前相比，優(yōu)化后電控汽油 機連桿在最大壓縮工況下最大應(yīng)力值減少4.9，靜強度安全系數(shù)提高5.4，因此優(yōu)化后的連桿工作可靠性得到提高；最后進行連桿的模態(tài)分析，得到 其固有頻率和振型，從動態(tài)特性方面判斷連桿工作的可靠性。 7.期刊論文 呂彩琴.蘇鐵熊 4102ZQ柴油機連桿的改進研究 -車用發(fā)動機2001,(4) 用有限元法對4102ZQ柴油機連桿兩種設(shè)計方案(單油孔和雙油孔)的主要部位的應(yīng)力、連桿大頭內(nèi)孔和小頭內(nèi)孔縱橫向的變形進行了對比研究;根據(jù) Von Mises屈服條件對連桿進行了疲勞強度校核.結(jié)果表明,兩種方案均可滿足4102ZQ柴油機增壓的要求,雙油孔方案優(yōu)于單油孔方案. 8.期刊論文 王金元.施紹寧 基于ANSYS的康明斯6CT柴油機連桿失效分析 -內(nèi)燃機配件2009,(6) 柴油機曲軸轉(zhuǎn)動是基本均勻的,但活塞連桿組的運動極不均勻,伴隨著很大的加減速度,產(chǎn)生超重上千倍的慣性負荷,對連桿的強度和耐久性影響很大 .本文對康明斯6CT柴油機連桿進行了三維有限元運動受力研究,分析導(dǎo)致失效的原因主要是某些區(qū)域的應(yīng)力集中以及在多軸非比例或非同相循環(huán)應(yīng)力的作 用下的疲勞失效.由此,對連桿的生產(chǎn)工藝進行一系列的改進,提高其長期工作的可靠性. 9.期刊論文 王遠.朱會田.曹永晟.盛德號.谷葉水.Wang Yuan.Zhu Huitian.Cao Yongsheng.Sheng Dehao.Gu Yeshui 基于有限元法的發(fā)動機連桿疲勞強度分析研究 -機械傳動2010,34(3) 連桿在發(fā)動機工作過程中承受復(fù)雜的載荷.通過運動學(xué)和動力學(xué)分析獲得連桿的載荷和邊界條件,建立有限元模型.將復(fù)雜的連桿載荷分解為預(yù)緊工況 、裝配工況、爆壓工況和慣性工況實施有限元計算,對其各種指標(biāo)進行評價.將預(yù)緊工況、裝配工況和慣性工況計算結(jié)果疊加,評價桿身與大頭蓋接觸面的 壓力分布.最后采用基于有限元計算結(jié)果的疲勞分析方法獲得連桿的疲勞安全因子分布,評價其疲勞特性.根據(jù)分析結(jié)果對連桿進行改進,獲得了良好的效 果.實踐證明,該方法能有效地指導(dǎo)連桿的設(shè)計工作. 10.學(xué)位論文 郭茂 柴油機連桿三維有限元接觸分析及改進 1998 該文系統(tǒng)地敘述并討論了用有限元方法求解接觸問題的相關(guān)模型和算法;總結(jié)了已有的對連桿工況、工界條件研究工作,建立了連桿詳盡的三維有限 元模型并對典型工況進行計算并進行了結(jié)果分析;根據(jù)疲勞理論,對連桿進行疲勞校核,研究了齒根裂紋故障產(chǎn)生的原因;在此基礎(chǔ)上提出三個改進方案同 時作了相應(yīng)的分析與比較.該研究工作對柴油機連桿的設(shè)計具有一定的借鑒意義. 本文鏈接：http:/ 授權(quán)使用：武漢理工大學(xué)(whlgdx)，授權(quán)號：249a4857-04a9-4ffa-af99-9e4e0158fb9d 下載時間：2010年12月16日