【正文】 外各企業(yè)對其實用的相關(guān)數(shù)值模型、經(jīng)驗數(shù)據(jù)、有關(guān)關(guān)鍵的技術(shù)細(xì)節(jié)是高度保密的，而且在分析處理過程中相關(guān)問題解決是長期經(jīng)驗的總結(jié)，特別依賴于大量基礎(chǔ)實驗所得。通過分析所得結(jié)果，驗證計算模型的正確性，證實該發(fā)動機機體結(jié)構(gòu)的可行性和可靠性。(2)有限元分析模型建立及載荷計算將建立的發(fā)動機機體實體模型轉(zhuǎn)換為有限元分析模型，并進行有效合理的網(wǎng)格劃分。機體作為柴油機所有部位中的重要組成部分同時也是柴油機的骨架，在一定程度上使所有的運動部件得以保持穩(wěn)定的相對位置以保證機器的正常運轉(zhuǎn)。所以機體在制造過程中絕對不能出現(xiàn)一絲一毫的差錯，否則將影響整個發(fā)動機的整體運轉(zhuǎn)。 Pro/E是全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件包，和相關(guān)軟件Pro/DESINGER（造型設(shè)計）、Pro/MECHANICA（功能仿真），集合了零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、加工制造、鈑金件設(shè)計、鑄造件設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、逆向工程、自動測量、機構(gòu)分析、有限元分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能，從而使用戶縮短了產(chǎn)品開發(fā)的時間并簡化了開發(fā)的流程；國際上有27000多企業(yè)采用了PRO/ENGINEER軟件系統(tǒng)，作為企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件進行產(chǎn)品設(shè)計。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機上。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。單擊控制板上的“放置”按鈕，單擊“定義”按鈕② 彈出“草繪”對話框。 圖（） ④ 在拉伸工具面板中，選擇“”按鈕，輸入深度為61，單擊確認(rèn)“”按鈕，生成齒輪箱。接受其余的默認(rèn)設(shè)置，單擊“草繪”，進入草繪模式。單擊控制板上的“放置”按鈕，單擊“定義”按鈕；② 彈出“草繪”對話框。單擊控制板上的“放置”按鈕，單擊“定義”按鈕；② 彈出“草繪”對話框。單擊控制板上的“放置”按鈕，單擊“定義”按鈕；② 彈出“草繪”對話框。圖（） ② 通過 孔、鏡像、陣列等工具做出如下效果圖圖（）其他部分的繪制如下圖，通過拉伸、拔摸、鏡象、陣列、殼工具、孔、圓角可得其他部分的繪制如下圖，圖（）圖（） 圖（）第三章：輕型175F發(fā)動機機體結(jié)構(gòu)強度分析相關(guān)理論第三章： 輕型175F發(fā)動機機體結(jié)構(gòu)強度分析相關(guān)理論 有限元法介紹對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工程問題我們常用各種主要量相聯(lián)系的代數(shù)方程、微分方程或積分方程來描述。有限差分法在概念上雖然簡單，但它具有一些缺點。有限元法(FiniteElementMethod，F(xiàn)EM),也稱為有限單元法或有限元素法，基本思想是將求解區(qū)域離散為一組有限個且按一定方式相互連接在一起的單元的組合體。第二，對每一個有限元運用基本的概念推導(dǎo)近似因數(shù)。其中，近似函數(shù)是代數(shù)多項式，而待定參數(shù)代表邊界上和單元內(nèi)部有限個額定點(稱為節(jié)點)處的解答值。從簡單對象的一維單一網(wǎng)格到復(fù)雜對象的多維多種網(wǎng)格單元。這些重大發(fā)展使有限元分析擺脫了僅為性能校核工具的原始階段。在整個過程中，其難點在于線性方程組的求解，這是因為對于一個比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)而言，其離散的單元及節(jié)點數(shù)目往往是上十萬，甚至上百萬，因此對計算機的硬件有比較高要求，另外，要保證有限元解的正確性，與合理建立有限元模型和正確處理邊界條件以及約束信息都緊密相關(guān)。對于等參數(shù)單元，它是自然坐標(biāo)的函數(shù)。另外由公式（27）構(gòu)造的形函數(shù)還需檢驗它是否滿足：（對等參數(shù)單元，是自然滿足的就無須檢驗），和位移協(xié)調(diào)條件。應(yīng)力分量；應(yīng)變分量、.其示意圖如圖()所示： 圖() 三維問題中的應(yīng)力分量三維問題的應(yīng)變與位移關(guān)系的方程用矩陣表示為: ()彈性體的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系要視彈性體的材料而定。前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型。該軟件有多種不同版本，可以運行在從個人機到大型機的多種計算機設(shè)備上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等[6]。命令一經(jīng)執(zhí)行，該命令就會在LOG文件中列出，打開輸出窗口可以看到LOG文件的內(nèi)容。ANSYS軟件提供了兩種工作模式，即人機交互方式(GUI方式)和命令流輸入方式(BATCH方式)。另外使用前者往往會生成大量的文件，對于一個較大的分析模型，其生成的數(shù)據(jù)文件也許是幾兆字節(jié)，有時會是十幾兆字節(jié)，甚至達(dá)到幾百兆字節(jié)，這么大的數(shù)據(jù)文件在交流時，是非常不方便的。而用GUI方式生成的數(shù)據(jù)文件則不能直接交流。第四章：輕型175F發(fā)動機機體有限元分析第四章： 輕型175F發(fā)動機機體有限元分析 引言發(fā)動機機體是發(fā)動機的主要結(jié)構(gòu)和性能件，故機體的可靠性直接影響發(fā)動機整體的性能。本章對175F機體進行靜強度分析，得出其在極限工況下的變形和應(yīng)力分布情況。分析的對象從單缸、三缸、四缸擴展到12缸。要想提高分析的精度，就需要精確的模型，這樣問題的規(guī)模就非常大，對計算條件的要求非常高，而且建模和計算所耗費的時間很長。另外一個問題是邊界約束條件的處理。 機體實體模型的建立利用ANSYS軟件建立有限元模型，有兩種建模方法:一是利用實體造型功能，首先創(chuàng)建實體模型，然后再在實體模型的基礎(chǔ)上，進行網(wǎng)格劃分操作，完成有限元模型。而且，直接生成有限元網(wǎng)格，網(wǎng)格的密度是一定的，因此在建模之前，對用多少單元能夠描述實際結(jié)構(gòu)必須心中有數(shù)，網(wǎng)格密度的修改比較麻煩:而在實體模型的基礎(chǔ)上劃分網(wǎng)格，可很方便地控制網(wǎng)格的密度，適合于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建模。顯然，這樣極大地提高了分析結(jié)果的可信度，同時也大大提高了有限元網(wǎng)格模型的生成速度和分析效率，節(jié)約了大量的時間和人力。175F機體為單缸發(fā)動機機體，是一個經(jīng)鑄造、機加后得到的結(jié)構(gòu)，其形狀較為復(fù)雜，在鑄造的箱體上分布有各種加強筋、凸臺、軸承孔、冷卻水套、油道孔和各種縱橫隔板。雖然該機體的實體模型的有限元模型是為機體靜強度分析、應(yīng)力分析和變形分析，理論上應(yīng)考慮機體局部結(jié)構(gòu)特征以分析了解機體局部的特性與應(yīng)力狀況，但綜合考慮機體結(jié)構(gòu)的特點和計算機的計算能力，可以對安裝機體附件用的凸臺、小的螺栓孔、油道、油孔等對整體特性影響較小的局部結(jié)構(gòu)予以忽略，如果不省略細(xì)小的孔洞，這些細(xì)小的結(jié)構(gòu)在劃分網(wǎng)格時單元邊長較小，為了與之協(xié)調(diào)，其相鄰區(qū)域單元邊長也較小，勢必導(dǎo)致單元總數(shù)成倍增加，計算時間呈幾何級數(shù)增長。3)螺栓孔的處理。圖()所示為建立的機體的三維實體模型。主要表現(xiàn)在兩個方面，一是幾何元素過多，要生成其有限元網(wǎng)格需要高性能高配置的硬件，對于沒有經(jīng)過簡化的實體模型，現(xiàn)有的硬件無法實現(xiàn)。這主要是由于結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，三維實體造型的一些細(xì)節(jié)存在問題或者過細(xì)，導(dǎo)致失敗，這就需要修改實體模型或者在ANSYS中進行拓?fù)湫扪a，這些模型修改工作非常繁瑣費時，是建立有限元模型中工作量最大的地方。有限元中，三維實體元有兩類:六面體單元和四面體單元。網(wǎng)格的數(shù)量多少直接影響計算的精度和計算規(guī)模的大小。在計算結(jié)構(gòu)固有動力特性時，如果僅僅計算少數(shù)低階模態(tài)，可采用較的網(wǎng)格。而計算固有特性時則應(yīng)趨于采用較均勻的網(wǎng)格形式。 Pro/E文件導(dǎo)入ANSYSPro/E文件導(dǎo)入ANSYS①將prt文件另存為“igs”格式②點擊FileImportIGS,選擇保存的“igs”文件③依次選擇PlotctrlStyleSolit Model FacetsFine④依次選擇PlotVolumes圖（） 分析前處理1）創(chuàng)建“jitia”的工作名：從主菜單中選擇Main Menu：File＞Change Jobname…。單擊“Add…”按鈕，將打開“Library of Element Types（單元類型庫）”，如圖所示。圖 （)依次單擊Structural＞Linear＞Elastic＞Isotropic，展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。查看節(jié)點數(shù)與單元數(shù)：得到總數(shù)為76790個單元格，135621個結(jié)點。邊界條件的施加方式與有限元網(wǎng)格模型的生成方式直接相關(guān)，對基于幾何模型建立的有限元模型，邊界條件可以施加在幾何模型的邊、表面、點。這樣可以使繁雜的邊界條件施加變得直觀方便[15]。為了盡可能真實的反映機體在發(fā)動機工作過程中的受力情況，在分析中仔細(xì)考慮了各種約束的影響。根據(jù)第3章提供的計算方法和計算公式，可以順利算出氣缸壁所受的工作壓力活轉(zhuǎn)角360176。 加載和計算結(jié)果分析 加載具體步驟是：選擇Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructural，選擇Displacement定義約束區(qū)，選擇Force/Monent定義加載載荷。從機體曲軸有限元應(yīng)力分析結(jié)果中可以看出,無論是受壓力見圖 ()還是受拉力見圖 (),在氣缸缸臂頂端周圍及缸蓋螺栓孔周圍都有較大集中應(yīng)力,圖中應(yīng)力單位為Mpa最危險部位是缸套頂端。 靜強度安全系數(shù)校核靜強度安全系數(shù)計算公式為，式中是材料強度極限，175F機體材料經(jīng)正火和調(diào)質(zhì)處理，強度極限本文取400MPa，是危險部位最大應(yīng)力，按最大應(yīng)力數(shù)進行校核。代入公式可得，,所以柴油機的機體滿足疲勞強度要求。在設(shè)計過程中就要求我們要相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)，一絲一毫的差錯就可能導(dǎo)致有限元分析的錯誤，從而功虧一簣。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了很多東西，深刻的了解到了自己知識的不足：對學(xué)習(xí)所得的東西往往停留在理論的程度上而沒有提升到實踐的高度上去。在這次設(shè)計中Pro/E與ANSYS在對接時出現(xiàn)了一點錯誤，其根本的原因就是自己平時沒有注意Pro/E畫圖的細(xì)節(jié)，在細(xì)微的地方還存在著一定的問題從而導(dǎo)致分析的圖形出現(xiàn)錯誤，這為以后的學(xué)習(xí)敲響了警鐘：凡是都要做到細(xì)致，一絲不茍。同時在自己的設(shè)計過程中還存在了很多的不足之處，孫老師都不厭其煩的指出了我的錯誤使得我可以及時糾正，不至于偏離課題的方向。能跟你們一起渡過這美好的大學(xué)時光，感覺自己非常的