【正文】 鈕，如圖所示。這是因為固有頻率和振型主要取決于結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布和剛度分布，不存在類似應(yīng)力集中現(xiàn)象，采用均勻網(wǎng)格使結(jié)構(gòu)剛度矩陣和質(zhì)量矩陣的元素不致相差太大，可減小數(shù)值計算誤差。若計算的模態(tài)階次較高，則應(yīng)該選擇較多的網(wǎng)格。一般來說，網(wǎng)格數(shù)量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規(guī)模也會增加，而當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量增大到一定程度后，網(wǎng)格數(shù)量再繼續(xù)增加，則計算精度提高很少，而計算規(guī)模則增大很多，所以在確定網(wǎng)格數(shù)量時應(yīng)權(quán)衡這兩個因素綜合考慮。由于六面體單元劃分時要求結(jié)構(gòu)的形狀比較規(guī)則，而對于發(fā)動機機體這樣的復(fù)雜構(gòu)件，對其進行六面體網(wǎng)格的自動劃分是非常困難的，目前還沒有一個軟件能對其進行六面體單元網(wǎng)格自動劃分而得到較好的網(wǎng)格質(zhì)量。在有限元模型的建立工程中，有限元網(wǎng)格的劃分尤為重要，其劃分的質(zhì)量直接關(guān)系到計算的精度和速度。另外的困難就是一些幾何元素太復(fù)雜或者幾何元素尺寸的大小相差懸殊，如一些細(xì)節(jié)部分，導(dǎo)致網(wǎng)格劃分失敗或生成網(wǎng)格的質(zhì)量很差。 機體有限元模型的建立有限元網(wǎng)格模型(包括節(jié)點數(shù)據(jù)、單元信息、物理特性、材料特性)的建立是用有限元法求解問題的先決條件。在實際工作中由于裝上螺栓后局部剛度得以加強，所以在機體變形、應(yīng)力分析的時候可以忽略其孔型結(jié)構(gòu)，保留的螺栓孔采用圓孔進行替代。2)簡化了局部結(jié)構(gòu)的一些細(xì)節(jié)。建立有限元模型時，不可能將這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)全部都考慮進去，令模型的質(zhì)量矩陣與剛度矩陣與實際完全相符，否則模型過于復(fù)雜會難以計算，因此必須根據(jù)有限元分析的需要對機體進行必要的簡化。這對于有限元技術(shù)的實際運用具有重要意義。近年來，有限元前處理技術(shù)進展的一個突出特點是CAD幾何造型(特別是三維實體造型)技術(shù)的引入。二是直接生成有限元網(wǎng)格的方法。邊界條件對機體結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力場、模態(tài)頻率及振型有顯著的影響。而過度的簡化，則有損分析的精度。有限元分析的精度不斷提高，為機體的動力學(xué)分析、虛擬設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。 機體有限元模型的建立隨著有限元計算建模理論、技術(shù)及分析軟件的發(fā)展，對機體進行有限元建模及有限元模型分析的研究不斷深入。機體必須有足夠的剛度和強度，以保證零部件的正確幾何形狀和零部件之間的正確配合關(guān)系。4）不受ANSYS軟件的版本限制，一般情況下，ANSYS軟件以GUI方式生成的數(shù)據(jù)文件只能向上兼容一個版本。而對于后者來說，它具有下列優(yōu)點:1）可以減少大量的重復(fù)工作，特別適用于經(jīng)少許修改(如修改網(wǎng)格的密度)后需要多次重復(fù)計算的場合，可為設(shè)計人員節(jié)省大量的時間，以利于設(shè)計人員有更多的精力來從事產(chǎn)品的構(gòu)思。前者對于初學(xué)者特別是己經(jīng)使用windows操件界面的廣大用戶來說，似乎要容易掌握一些，用戶不需要記住編程語言的使用規(guī)則與命令的使用格式等，只要用鼠標(biāo)在圖標(biāo)上進行操作即可。如果軟件運行過程中出現(xiàn)問題，查看LOG文件中的命令流及其錯誤提示，將有助于快速發(fā)現(xiàn)問題的根源。此外，它的統(tǒng)一和集中的數(shù)據(jù)庫，保證了系統(tǒng)各模塊之間的可靠和靈活的集成。分析計算模塊包括結(jié)構(gòu)分析(可進行線性分析、非線性分析和高度非線性分析)、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的禍合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力。在三維彈性理論中，一般都假定材料是各項同性的，因此，物理方程，即廣義Hooke定律: () 式中E為彈性材料的彈性模量，為泊松比。對于自由度總數(shù)為n的空間結(jié)構(gòu)，其整體等效荷載列陣{R}為: （）它是由單元的等效結(jié)點荷載列陣集合而成的，若單元有d個結(jié)點，則元素為 （） 類似平面問題那樣，應(yīng)用虛功保持相等的條件導(dǎo)出求解的普遍公式為： （）其中 （） （） （） 公式中的，分別是集中荷載、分布體力、分布面力列陣；分別是集中荷載、分布體力、分布面力的單元等效結(jié)點荷載列陣；v為單元的體積，為單元受載面的面積。同時兼作坐標(biāo)變換式的插值基函數(shù)。 有限元結(jié)構(gòu)離散化作為空間三維實體離散化模型有四面體、三棱柱、棱柱體、任意六面體等參數(shù)等單元模型，作為連接相鄰單元的結(jié)點有鉸接的(保證其位移本身連續(xù))，和其它的連接形式(保證位移本身及其若干階偏導(dǎo)數(shù)連續(xù))，結(jié)點位置除在單元的角點外，還可分布在棱邊中間。計算結(jié)果的可視化顯示可以將模型的應(yīng)力、位移和溫度場等的靜動態(tài)結(jié)果以及對模型可能出現(xiàn)缺陷(裂紋等)的位置、形狀、大小及其可能波及區(qū)域以非常直觀的方式顯示。從單一材料到多種材料。由插值法理論可以發(fā)現(xiàn)插值函數(shù)的階數(shù)(或次數(shù))取決于單元中節(jié)點的數(shù)目[3]。這個概念是用一個線性的代數(shù)多項式組合來表達一個任意連續(xù)的函數(shù)。根據(jù)不同分析學(xué)科，推導(dǎo)出每一個單元的作用力方程，組成整個結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)方程，最后求解該系統(tǒng)方程。最明顯的缺點是近似解的導(dǎo)數(shù)不準(zhǔn)確、沿非線性邊界難于引入邊界條件、幾何上復(fù)雜的域難于精確表達以及不適用于非均勻和非矩形的網(wǎng)格[3]。目前對于這些方程的近似解析方法使用較多的主要有:有限差分法、變分法以及有限元法。選擇剛剛的平面為草繪平面，接受其余默認(rèn)設(shè)置，進入草繪模式。選擇front平面為草繪平面，接受其余默認(rèn)設(shè)置，進入草繪模式。選擇前面的平面為草繪平面，接受其余默認(rèn)設(shè)置，進入草繪模式。 ③ 繪制剖面，如下圖所示，繪制完后點擊””退出草繪模式。效果如下圖：圖（） （4) 制作凸臺： ① 單擊拉伸工具按鈕，打開拉伸工具控制板。選擇front面作為草繪平面。 在這里我們用PRO/E 。 Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 175F機體實體建模過程 Pro/E簡介 Pro/E第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。為了在提高機體性能的同時又避免出現(xiàn)問題，于是研究機體的強度并找到其脆弱的部分并進行改善，已經(jīng)勢在必行。這些力隨著工作狀況，它的作用點、大小、方向也在不停的變化當(dāng)中。通過發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的運動學(xué)、動力學(xué)計算，得到發(fā)動機各部件在不同工況下的受力情況，并提取本文欲分析工況下所需的各部件所受力的值。同時可針對機體分析所得到的結(jié)果，提出有針對性的改進方法，為機體優(yōu)化改進提供指導(dǎo)意義。因此，可以這么說，在國外發(fā)動機的有限元分析研究方面，已經(jīng)非常成熟，甚至于很多公司已經(jīng)將計算機模擬分析作為其開發(fā)設(shè)計流程中必要的階段，如福特公司在發(fā)動機的總成及零部件設(shè)計就明確規(guī)定了這一流程，而且其有限元模型及其激勵力的確定都有要求和說明。 國外在發(fā)動機缸體強度分析的研究情況作為汽車業(yè)發(fā)達國家，國外在汽車、發(fā)動機研發(fā)技術(shù)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國內(nèi)，作為汽車技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最重要的發(fā)動機技術(shù)方面尤其如此，有限元結(jié)構(gòu)分析方法在各種零部件總成的設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用，類似于象發(fā)動機缸體這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，不僅因為它是發(fā)動機十分關(guān)鍵和重要的性能件，而且缸體內(nèi)的水道、油道，水套、缸套等結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，加之其在實際工作情況下，受載復(fù)雜，難以模擬，因此，能夠建立起同實際狀況接近的有限元分析模型，以及有效確定缸體的激勵力，從而通過有限元法計算出與實際情況相近的響應(yīng)一直是國外在這一領(lǐng)域的重點，其有限元分析的范圍已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出簡單的機械應(yīng)力研究，如美國通用公司在柴油機的設(shè)計開發(fā)中已經(jīng)將有限元結(jié)構(gòu)分析擴展到分析極限變形、燃燒引起的熱應(yīng)力以及諸多動態(tài)響應(yīng)分析上，并同實驗概念結(jié)合起來進行新產(chǎn)品新結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。汽車發(fā)動機零部件的設(shè)計是有限元技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域之一。但是它的弊端就是由于把各個零部件細(xì)化從而導(dǎo)致對整體性能分析方面出現(xiàn)誤差，嚴(yán)重的后果就是與之前設(shè)計好的模型不一樣，數(shù)據(jù)出現(xiàn)一定的偏差，不利于產(chǎn)品的生產(chǎn)。有限元分析法在國外得到了飛速的發(fā)展，它的領(lǐng)域也不僅僅是對機械產(chǎn)品的應(yīng)力分析，而是擴大到更多的領(lǐng)域。并廣泛使用于機械電子產(chǎn)品的開發(fā)與研制的領(lǐng)域。對于有限元結(jié)構(gòu)的這種分析，以便找到解決的辦法。與此同時，為了提高它質(zhì)量的同時并且降低成本，所以要做大量的數(shù)據(jù)的處理跟分析，一定的程度上增加了設(shè)計的工作量，而傳統(tǒng)的手段是不能來滿足的?？傊瑑?nèi)燃機的結(jié)構(gòu)的強度研究的意義所在，就是在既定的性能要求之下，通過最大限度的節(jié)約材料，保證內(nèi)燃機的可靠性跟使用的時間，這就是“最好的方案” “最優(yōu)化的設(shè)計”。為了保證內(nèi)燃機活塞、連桿、曲軸、氣缸等主要零件工作可靠、耐久，它們之間必須嚴(yán)格保持精確的相對位置，因此在機體設(shè)計過程中必須對重要表面的尺寸、幾何形狀、相互位置等有嚴(yán)格的工差要求。它構(gòu)成了內(nèi)燃機的骨架，機體內(nèi)外安裝著內(nèi)燃機所有的重要零件和附件。在綜合考慮到載荷和應(yīng)力分析的基礎(chǔ)之上，選擇那種最低安全的系數(shù)的值。隨著目前市場競爭的劇烈，新產(chǎn)品不斷的問世，導(dǎo)致了這種產(chǎn)品開發(fā)的時間必須減少，來達到目前市場的需求。隨著計算機的發(fā)展，利用有限元的方法對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的動態(tài)、靜態(tài)的特性進行分析計算的手段和方法，使汽車的制造與設(shè)計步入這種電子時代。 課題研究現(xiàn)狀目前在汽車設(shè)計與制造的過程中，相當(dāng)多的公司加入了有限元分析手段并同時與模態(tài)分析技術(shù)結(jié)合起來成為了一種新型的分析設(shè)計方法。于是建立一套實用的有限元分析模型變得至關(guān)重要。這在一定程度上降低了工作量也提高了計算機計算的效率。有限元技術(shù)的出現(xiàn)，為工程設(shè)計領(lǐng)域提供了一個強有力的計算工具，經(jīng)過迄今約半個世紀(jì)的發(fā)展，它已日趨成熟實用，在近乎所有的工程設(shè)計領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。近幾年來，隨著計算機軟硬件水平的提高，汽車發(fā)動機零部件有限元技術(shù)又取得了許多新的進展。但由于商業(yè)上的原因，國