【正文】 及確定網(wǎng)格單元的相關(guān)參數(shù) 類型。 但其分析結(jié)果能到滿足生產(chǎn)實(shí) 際的要求。另外，對(duì)鑄造件的分析，鑄造殘余應(yīng)力的確定無論從理論計(jì)算上還是實(shí)驗(yàn)都存在一定困難，影響此類零部件的分析精度 [14]。 （ 2）對(duì)大多數(shù)幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件如曲軸等，自動(dòng)生成的有限元網(wǎng)格一般為四面體單元（該種單元精度不高），要達(dá)到一定的計(jì)算精度則網(wǎng)格必須具有相當(dāng)?shù)拿芏然蛱岣邌卧碾A次，這樣增大了計(jì)算量。在發(fā)達(dá)國家和地區(qū)有限元技術(shù)早邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 已成為一種基本的設(shè)計(jì)手段，如在柴油機(jī)產(chǎn)品開發(fā)中，有限元技術(shù)的應(yīng)用提高了柴油機(jī)零部件設(shè)計(jì)的可靠性，縮短了設(shè)計(jì)周期，大大推動(dòng)了柴油機(jī)工業(yè)的發(fā)展 [11]。有限元方法是結(jié)構(gòu)分析的一種計(jì)算方法，它是矩陣方法在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和彈性力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，它的基本思想是將彈性體劃分為有限個(gè)計(jì)算單元，并對(duì)每個(gè)單元用有限個(gè)參數(shù)來描述其力學(xué)特性，而整個(gè)連續(xù)彈性體的力學(xué)特性可以認(rèn)為是這些小單元力學(xué)特性總和，由此建立起連續(xù)體的力平衡關(guān)系，這種方法常用于復(fù)雜彈性振動(dòng)系統(tǒng) [8]。掌握曲軸在工作過程中載荷變化規(guī)律和振動(dòng)規(guī)律，對(duì)提高曲軸壽命和可靠性具有十分重要的意義。這向產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出低振動(dòng)、高強(qiáng)度的柴油機(jī)提供了理論基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)值計(jì)算方法以及有限元分析軟件的發(fā)展。傳統(tǒng) 設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)有：靜態(tài)的、手工式的、經(jīng)驗(yàn)的，而現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法具有科學(xué)和動(dòng)態(tài)特點(diǎn)。同時(shí)，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量以及降低生產(chǎn)成本，再設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)需做大量的分析實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的處理，這都增加了設(shè)計(jì)的工作量，依靠傳統(tǒng)手段進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)是不能滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)要求的。 Finite element analysis 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 摘 要 ............................................................................................................ I ABSTRACT .......................................................................................................... II 1 緒論 ........................................................................................................... 1 現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法在柴油機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 ..................................... 1 柴油機(jī)曲軸有限元分析的目的和意義 ................................................. 2 柴油機(jī)曲 軸有限元分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................. 2 本論文的研究內(nèi)容 ...................................................................................... 3 2 有限元理論及其分析軟件 ............................................................................. 5 有限元分析法 ............................................................................................. 5 ANSYS 軟件的介紹 ................................................................................... 5 的分析流程 ............................................................................. 6 影響有限元分析精度的因素 ..................................................................... 7 提高有限元分析精 度地方法 ..................................................................... 8 3 柴油機(jī)曲軸三維模型的建立 ......................................................................... 8 曲軸建模的準(zhǔn)備工作 ................................................................................. 9 曲軸有限元模型的建立 ........................................................................... 10 曲軸網(wǎng)格單元的劃分 ................................................................................ 16 本章小結(jié) .................................................................................................... 18 4 柴油機(jī)曲軸的靜力分析 ............................................................................... 19 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 施加約束 ................................................................................................... 19 施加載荷 ................................................................................................... 19 柴油機(jī)曲軸的靜力分析 ............................................................................ 20 柴油機(jī)曲軸的靜力分析結(jié)果 .................................................................... 21 結(jié)論分析 .................................................................................................... 21 5 柴油機(jī)曲軸的模態(tài)分析 ............................................................................... 22 柴油機(jī)曲軸模態(tài)分析的概述 ................................................................... 22 模態(tài)分析的理論基礎(chǔ) ................................................................................ 22 模態(tài)分析的基本方法 ................................................................................ 22 模態(tài)分析的基本步驟 ................................................................................ 23 模態(tài)分析結(jié)果 ............................................................................................ 25 結(jié)果分析 ................................................................................................... 32 6 結(jié)論與展望 ................................................................................................... 34 結(jié)論 .......................................................................................................... 34 展望 .......................................................................................................... 34 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................... 35 / 36 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法在柴油機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 柴油機(jī)是所有熱機(jī)中熱效率最高的，也是當(dāng)今人類社會(huì)中應(yīng)用最廣的一種熱機(jī)，它廣泛地應(yīng)用于包括汽車在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域。 1. 運(yùn)用 建立曲軸的三維實(shí)體模型以及確定網(wǎng)格單元的相關(guān)參數(shù) 類型。為了避免曲軸在工作時(shí)發(fā)生共振，導(dǎo)致曲軸失效需要對(duì)曲軸進(jìn)行模態(tài)分析，這樣可以求出曲軸共振頻率，以及曲軸在工作時(shí)的振型及其載荷的變化規(guī)律，從而在設(shè)計(jì)時(shí)可以規(guī)避共振對(duì)曲軸損壞，這對(duì)提高曲軸的壽命和可靠性是很有效的。曲軸的工作環(huán)境決定曲軸受力比較復(fù)雜，曲軸不僅要受壓力，慣性力還要受彎矩，由于曲軸受力比較復(fù)雜，所以在對(duì)曲軸進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要求也比較高。這樣可以了解曲軸的實(shí)際工作情況，就可以在進(jìn)行曲軸設(shè)計(jì)時(shí)合理的安排曲軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，在設(shè)計(jì)時(shí)采取各種措施提高曲軸危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度更好的規(guī)避曲軸的共振區(qū)間，以提高曲軸設(shè)計(jì)和工作的可靠性，減少開發(fā)周期，從而提高柴油機(jī)曲軸的設(shè)計(jì)質(zhì)量。 Modal Analysis。當(dāng)下市場(chǎng)競爭越來越激烈，這就要求不斷退出性能更高的產(chǎn)品并且縮短自身產(chǎn)品開發(fā)周期，以 滿足市場(chǎng)需求。為了達(dá)到這一要求，就需要在設(shè)計(jì)過程中評(píng)估柴油機(jī)各個(gè)零部件的強(qiáng)度性能以及其可靠性，這就需要掌握零件的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷等性能以及其應(yīng)力、應(yīng)變的情況。而無需試制出產(chǎn)品在檢驗(yàn)產(chǎn)品的性能，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和理論中的有限元分析技術(shù)和模態(tài)分析在柴油機(jī)設(shè)計(jì)上得 到了不同程度的應(yīng)用 [3]。所以在柴油機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析和模態(tài)分析就成為設(shè)計(jì)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，因此，對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性的研究，揭示出外界振源與結(jié)構(gòu)本身固有特性之間的關(guān)系具有重要的意義 [5]。 在周期性交變載荷的作用下，曲軸在柴油機(jī)工作頻率會(huì)內(nèi)產(chǎn)生共振、附加動(dòng)態(tài)應(yīng)力，導(dǎo)致曲軸過早的出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)疲勞破壞和彎曲疲勞破壞。有限元方法是結(jié)構(gòu)分析的一種數(shù)值方法，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，并得到了廣 泛應(yīng)用 [7]。柴油機(jī)零部件設(shè)計(jì)是有限元技術(shù)最早 應(yīng)用的領(lǐng)域之一 [10]。今后，對(duì)特定的分析課題，這方面的研究具有重要的選題價(jià) 值[12]。