【正文】 ；能使用工程力學(xué)的知識來確定模型的約束條件和受力的類型；學(xué)會了使用有限元分析軟件對有限元分析模型進(jìn)行計算；初步掌握有限元分析后處理過程，并對計算結(jié)果作出正確的評價；初步學(xué)會并掌握使用有限元分析方法對機(jī)械構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的過程。本次實(shí)習(xí)我更熟練 地掌握了 ANSYS 軟件，對于設(shè)計過程中的預(yù)處理，建模，網(wǎng)格劃分，加載，計算等步驟有了深層次的了解。以前只是學(xué)習(xí)相關(guān)理論方面的知識，在學(xué)習(xí)的過程中，認(rèn)識到 ANSYS 建模有點(diǎn)不熟練，而且這個軟件全英文界面，也給我們增加了學(xué)習(xí)難度。 圖 57 第 8 階振型 圖 58 第 9 階振型 由圖 57 可以看出，總的節(jié)點(diǎn)位移最大值為 ；節(jié)點(diǎn)變形結(jié)果中最小的解為 ；節(jié)點(diǎn)變形結(jié)果中最大的解為 。選擇 Displacement vector sum，即可得到讀取載荷步的第 4~10 階振型圖 53~圖 59 所示 圖 53 第 4 階振型 圖 54 第 5 階振型 由圖 53 可以看出，總的節(jié)點(diǎn)位移最大值為 ；節(jié)點(diǎn)變形結(jié)果中最小的解為 ；節(jié)點(diǎn)變形結(jié)果中最大的解為 。 菜單路徑 Main Menu→ General Postproc→ Read Results→ By Pick，在彈出“ Result File”對話框中選擇血藥子載荷步，單擊“ Read”按鈕，讀取該階的結(jié)果。 結(jié)果后處理 查看結(jié)果摘要。 施加載荷 本設(shè)計求解自由模態(tài)，不需要施加任何載荷。 設(shè)置單元尺寸 菜單路徑 Main Menu→ Preprocessor→ Meshingr→ Size Cntrl→ Manualsize→ Globa→ size 在彈出的 Global Element sizes 的對話框中得 SIZE Elemen edge length的選項(xiàng)中輸入 3，并點(diǎn)擊 OK。 圖 48 總的應(yīng)力圖 圖 49 總的應(yīng)力圖 由圖 48 和圖 49 可以看出，總的節(jié)點(diǎn)位移為 ；節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力結(jié)果中最大的解為 ，發(fā)生發(fā)生在兩圓孔表面處；節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力結(jié)果中最小的解為，發(fā)生在活塞的最底部。在出現(xiàn)一個“ Solution is done”對話框時說明求解完成，單擊 Close 按鈕完成求解運(yùn)算。 活塞在工作時，由于氣體壓力作用在活塞頂部，特別是作功程壓力最大，這就是活塞產(chǎn)生了沖擊，并且承受側(cè)壓力的作用，隨著往復(fù) 14 運(yùn)動，產(chǎn)生的慣性力使活塞受到很大的附加載 圖 43 荷。效果如圖 42 所示 約束圓孔的 4 個曲面為全約束。分別選擇” Structural Solid”和” Tet 10node 92”選項(xiàng)，單擊 OK 按鈕，單擊 Close 按鈕，完成單元類型選擇。如圖 31 所示 保存為副本，格式為 IGES，并導(dǎo)入到ANSYS 軟件中，如圖 32 所示 由圖 22 可以看出，通過 ProE 建模，保存為 IGES 格式，并導(dǎo)入到 ANSYS 軟件中時模型部分缺失。 在此基礎(chǔ)上，對每一單元根據(jù)分塊近似的思想，假設(shè)一個簡單的函數(shù)來近似模擬其位移分量的分布規(guī)律，即選擇位移模式，再通過虛功原理求每個單元的平衡方程，就是建立單元節(jié)點(diǎn)力與節(jié)點(diǎn)位置之間的關(guān)系。 有限單元法分析問題的思路是從結(jié)構(gòu)矩陣分析推廣而來的。由于測量方法的局限性和測試技術(shù)的復(fù)雜性，它們的應(yīng)用受到一定的限制，加上試驗(yàn)周期較長、費(fèi)用較高，要想通過對大量不同方案的測試研究來尋求一個最佳設(shè)計，往往是困難的和不合算的。使用有限元法分析活塞模型，可以很直接地分析活塞零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題，熱負(fù)荷問題，而研究分析的結(jié)果與試驗(yàn)相結(jié)合將驗(yàn)證試驗(yàn)進(jìn)行的有效性。目前，針對活塞零件進(jìn)行試驗(yàn)分析主要分為兩類，溫度場下產(chǎn)生的熱疲勞試驗(yàn)和機(jī)械交變載荷作用下的機(jī)械疲勞試驗(yàn)。在氣體壓力、往復(fù)慣性力和測壓力的綜合作用下，活塞的機(jī)械負(fù)荷相當(dāng)嚴(yán)重，造成了活塞變形、活塞裙部磨損、活塞銷座開裂等不良后果。 7 設(shè)計方案的擬訂 設(shè)計基礎(chǔ)和條件 首先我們對活塞進(jìn)行了分析。陶瓷材料加工雖然有很多方法，但加工成本高、加工效率低、加工質(zhì)量不理想。鋁基復(fù)合材料的價格相對比較便宜，在工業(yè)體系中對鋁金屬的加工利用也相對比較成熟，在這方面的研究與生產(chǎn)都相對成熟，具有更高的可靠性。 （ 4）比重小。 （ 2）導(dǎo)熱性好，吸熱性差。為減小活塞銷座處受熱后的變形量，有些活塞的銷座外表面是凹陷的。 （ 4）活塞銷座。膨脹槽必須斜 6 切，不能與活塞軸線平行，以防導(dǎo)致氣缸磨損不均勻?；钊h(huán)槽以下的部分稱活塞裙部，為活塞的往復(fù)運(yùn)動起導(dǎo)向作用。油環(huán)環(huán)槽底部的孔是讓氣缸壁上多余的潤滑油通過活塞內(nèi)腔流回曲軸箱?；钊孜恍蛱?、加大尺寸、安裝向前標(biāo)記等一般也刻在活塞頂部。活塞承受著高溫、高壓的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。 4 a=φ32 b=φ 8 c=8 d=23 e=12 P=3 MPa a=φ32 b=φ 8 c=8 d=24 e=12 P=3 MPa a=φ32 b=φ 8 c=8 d=25 e=12 P= MPa a=φ32 b=φ 8 c=8 d=26 e=12 P=3 MPa a=φ 31 b=φ 8 c=8 d=27 e=12 P=3 MPa 5 a=φ32 b=φ 8 c=8 d=25 e=10 P=3 MPa a=φ32 b=φ 8 c=8 d=25 e=11 P=3 MPa a=φ32 b=φ 8 c=8 d=25 e=12 P= MPa a=φ32 b=φ 8 c=8 d=25 e=13 P=3 MPa a=φ 31 b=φ 8 c=8 d=25 e=14 P=3 MPa 6 a=φ30 b=φ 6 c=8 d=25 e=12 P=3 MPa a=φ31 b=φ 7 c=8 d=25 e=12 P=3 MPa a=φ32 b=φ 8 c=8 d=25 e=12 P= MPa a=φ33 b=φ 9 c=8 d=25 e=12 P=3 MPa a=φ 34 b=φ 10 c=8 d=25 e=12 P=3 MPa 7 a=φ32 b=φ 8 c=6 d=23 P=3 MPa a=φ32 b=φ 8 c=7 d=24 P=3 MPa a=φ32 b=φ 8 c=9 d=26 P= MPa a=φ32 b=φ 8 c=10 d=27 P=3 MPa a=φ 31 b=φ 10 c=10 d=25 P=3 MPa 3 附： 設(shè)計計算說明書內(nèi)容 0、封面（題目、班級、姓名、學(xué)號、指導(dǎo)老師、 課程設(shè)計起始 時間） 目錄（標(biāo)題、頁次） 設(shè)計任務(wù)書（裝訂原發(fā)的設(shè)計任務(wù)書） 前言（ a 題目分析 ：包括材料選取，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作特點(diǎn)和現(xiàn)代一般技術(shù)。 學(xué) 號： 202120210134 課 程 設(shè) 計 題 目 機(jī)械設(shè)計及理論方向課程設(shè)計 教 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 15 機(jī)制（專升本） 姓 名 指導(dǎo)教師 2021 年 12 月 24 日 目 錄 設(shè)計任務(wù)書 ............................................................................................................................ 1 第 1 章 緒 論 .........................................................