【正文】 載 圖 43 荷。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。 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(gè)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(gè)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。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(gè)最佳設(shè)計(jì)，往往是困難的和不合算的。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)。 7 設(shè)計(jì)方案的擬訂 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和條件 首先我們對活塞進(jìn)行了分析。鋁基復(fù)合材料的價(jià)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。 （ 2）導(dǎo)熱性好，吸熱性差。 （ 4）活塞銷座。活塞環(huán)槽以下的部分稱活塞裙部，為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用。活塞缸位序號、加大尺寸、安裝向前標(biāo)記等一般也刻在活塞頂部。 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(jì)計(jì)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(jì)起始 時(shí)間） 目錄（標(biāo)題、頁次） 設(shè)計(jì)任務(wù)書（裝訂原發(fā)的設(shè)計(jì)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)。 任務(wù) 組別 設(shè)計(jì)參數(shù) 尺 寸 載荷 尺寸 載荷 尺寸 載荷 尺寸 載荷 尺寸 載荷 1 a=φ30 b=φ 8 c=8 d=25 e=12 P=3 MPa a=φ31 b=φ 8 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 8 c=8 d=25 e=12 P=3 MPa a=φ 34 b=φ 8 c=8 d=25 e=12 P=3 MPa 2 a=φ32 b=φ 6 c=8 d=25 e=12 P=3 MPa a=φ32 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=φ32 b=φ 9 c=8 d=25 e=12 P=3 MPa a=φ 31 b=φ 10 c=8 d=25 e=12 P=3 MPa 3 a=φ32 b=φ 8 c=6 d=25 e=12 P=3 MPa a=φ32 b=φ 8 c=7 d=25 e=12 P=3 MPa a=φ32 b=φ 8 c=8 d=25 e=12 P= MPa a=φ32 b=φ 8 c=9 d=25 e=12 P=3 MPa a=φ 31 b=φ 8 c=10 d=25 e=12 P=3 MPa 2 工作中 當(dāng)活塞處于 壓縮行程 上頂點(diǎn)時(shí)，活塞頂部所受的壓力 P大約 為 3MPa,活塞銷孔 通過 活塞銷 的 作用 而達(dá)到平衡 ?；钊捻敳坑衅巾?、凸頂、凹頂、成形頂?shù)炔煌螤?，有些活塞頂?在與氣門對應(yīng)的位置上有凹坑，是為防止活塞在上止點(diǎn)與氣門相碰而設(shè)的。 （ 3）活塞裙部。為限制活塞裙部的膨脹量，有些活塞在銷座中鑲鑄有膨脹系數(shù)較低的“恒范鋼片”。在高溫下仍有足夠的機(jī)械性能，使零件不致?lián)p。鋁基復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度一 般比基體金屬高，而斷裂韌性卻下降。 綜上所述，活塞材料最終確定為鋁基復(fù)合材料 —— 鋁合金 5083H112。 因此，進(jìn)行活塞疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)以及有限元模擬分析。 有限元方法的運(yùn)用 活塞結(jié)構(gòu)為三維不規(guī)則的幾何體，而且所受載荷極為復(fù)雜，對其結(jié)構(gòu)分析 和設(shè)計(jì)，長期以來采用試驗(yàn)分析和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法。根據(jù)物體的幾何特征、載荷特征、邊界約束特征等，單元有各種類型，節(jié)點(diǎn)一般都在單元邊界上，節(jié)點(diǎn)的位移分量是作為結(jié)構(gòu)的基本位置量，這樣組成的有限 單元結(jié)合體，并引進(jìn)等效節(jié)點(diǎn)力以及節(jié)點(diǎn)約束的條件，由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目有限，就成為具有有限自由度的有限計(jì)算模型，它代替力原來具有無限多自由度的連續(xù)體。單擊 Add..按 鈕，彈出 Library of Element Type 對話框。在 Load PRES value 文本框中輸入“ 3”O(jiān)K 按鈕，完成載荷施加，效果如圖 43 所示。 15 應(yīng)力 圖 46 Y 方向的應(yīng)力圖 圖 47 Y 方向的應(yīng)力圖 由圖 46 和圖 47 可以看出， Y 方向上的節(jié)點(diǎn)位移最大值為 ；節(jié)點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果中最小的 解為 ，發(fā)生在內(nèi)孔與頂部的交界處；節(jié)點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果中最大的解為，發(fā)生在兩圓孔表面處。 選擇分析類型 菜單路徑 Main Menu→ Solution→ Analysis Type 彈出“ New Analysis”，設(shè)定分析類型為“ Modal” 設(shè)定拓展模態(tài)結(jié)束 菜單路徑 Main Menu→ Solution→ Analysis Type→ Analysis Options，在彈出“ Modal Analysis”對話框中設(shè)定“ modes to extract=10， NMODE=10”，單擊“ OK”按鈕確定并打開“ Block Lanczos Method”對話框，單擊“ OK”按鈕。后面只觀察后七階的結(jié)果 圖 52 18 查看各階振型 （ 1）讀取子載荷步。 由圖 56 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 。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也懂得了什么是團(tuán)隊(duì)精神