【正文】 在設(shè)計(jì)期間，自己剛接觸有限元方面的軟件，除了自己摸索，還不斷請(qǐng)教老師，同學(xué)，在此深表謝意，謝謝你們一路的幫助！ 從外，感謝我的父母，感謝他們這么多年的養(yǎng)育之恩，是他們，我才有今天。 周里群老師有著深厚的理論功底、寬曠的知識(shí)面，以及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)待工作一絲不茍，對(duì)待學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，這些都值得學(xué)生用心去學(xué)習(xí)。在這幾個(gè)月的時(shí)間，從課題的擬定、資料的收集、課題的具體設(shè)計(jì)到論文的審定改進(jìn)等過(guò)程，周里群老師都給與了極大的幫助，投入了大量的心血。 連桿機(jī)構(gòu)方向是一項(xiàng)基礎(chǔ)的制造工程，對(duì)國(guó)家的制造行業(yè)有著重要影響，隨著 ansys 等一系列數(shù)學(xué)分析軟件的出現(xiàn)，連桿機(jī)構(gòu)的各方面參數(shù)的精度都有提高，而且富有效率，展望未來(lái)，連桿機(jī)構(gòu)的發(fā)展必是美好的。 有限元數(shù)值模擬技術(shù) 對(duì)工程問(wèn)題的研究是一種快捷有效的方法，它不但可以反映某一過(guò)程的真實(shí)情況，提供必要的數(shù)據(jù)參考，同時(shí)又避免實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的人力物力的消耗，節(jié)約時(shí)間，節(jié)約成本 。 510 節(jié)點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果圖 (單位： MPa) 36 總結(jié)與展望 連桿機(jī)構(gòu)是制造行業(yè)的重要部分，有著舉足輕重的作用。 ． 3 后處理 1，顯示變形形狀：選擇 Main Menu→ General Postproc→ Plot Results→ Deformed ok，結(jié)果如下圖： 34 58 變形形狀結(jié)果圖 2，顯示節(jié)點(diǎn)位移云圖：選擇 Main Menu→ General Postproc→ Plot Results→contour plot → Nodal Solu, 選擇“ DOF solution 和 Displacement vector sum” ,點(diǎn)擊 Ok。 5，在小孔內(nèi)表面施加載荷：選擇 Main Menu→ Solution→ Define loads→ apply→ structural→ pressure→ on Areas，選取小孔的內(nèi)表面，面號(hào)為 23，點(diǎn)擊 OK，在彈出的對(duì)話框中輸入“ 1000” . 6，選擇 pcg迭代求 解器：選擇 Main Menu→ Solution→ Analysis type→sol’ controls, 選擇“ precondition CG” ,單擊 OK。 3，施加 Z 方向的約束：選擇 Main Menu→ Solution→ Define loads→ apply→structural→ displacement→ on nodes .在彈出的對(duì)話框中拾取編號(hào)為 447 的節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊 Ok，并在彈出的對(duì)話框中選擇 UZ，點(diǎn)擊 ok。 57 生成的 3D 模型 33 ． 2 施加約束和載荷并求解 1，在大孔的內(nèi)表面施加對(duì)稱(chēng)約束：選擇 Main Menu→ Solution→ Define loads→ apply→ structural→ displacement→ symmetry B .C → on 內(nèi)表面，單擊 OK。單擊 ok。 10，面相加： Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ operate → Booleans→ add→ Areas,彈出對(duì)話框，單擊 pick ： 32 56 面相加后的生成結(jié)果。 9，定義三個(gè)線倒角形成的面：選擇 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→Create → Areas→ Arbitraty→ By lines,分別選取剛線倒角形成的區(qū)域。 然后選擇Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create → Areas→ arbitrary→ by lines,在彈出的對(duì)話框中，輸入 6,1,7,25，這個(gè) 4 條曲線，單擊 ok，連桿的體面便生成，如下圖： 55 連桿體面的生成樣圖 8，線倒角 : 選擇 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create → lines→line fillet .在彈出的對(duì)話框中，選取 36 和 40的線，倒角的半徑定為 。 編號(hào) X方向 Y 方向 28 29 30 31 b, 激活總體柱坐標(biāo)系，創(chuàng)建樣條線： Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create → lines→ spline → with options→ spline thru 話框中一次輸入 5,28,29,30,31,22，這 6 個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，也可以在圖中截取。在彈出的對(duì)話框中輸入“ ”，單擊 OK，然后將激活的坐標(biāo)系設(shè)置為工作平面坐標(biāo)系 utility menu→ workplane→ change active cs to→working plane . b, 創(chuàng)建另外兩個(gè)圓環(huán)面，步驟和前面一樣。彈出的對(duì)話框，在右側(cè)列表中依次雙擊“ Structural”、“ Linear”、“ Elastic”、“ Isotropic”，彈出的對(duì)話框，在“ EX”文本框中輸入 2e11（剛性材料彈性模量），在“ PRXY” 文本框中輸入 （泊松比），單擊“ Ok” 按鈕。彈出 的對(duì)話框，單擊“ Add”按鈕；在左側(cè)列表中選擇 “ not solve” 和“ mesh facet 200” ,單擊 OK， 然后單擊“ option”按鈕，設(shè)置 K1為“ quad8node” ,單擊 ok。 連桿結(jié)構(gòu)靜力學(xué) 分析步驟 ． 1 前處理 1，定義工作名和選擇文件存放位置：在開(kāi)始的菜單中打開(kāi) 中的 ANSYS Mechanical APDL Product Launcher，在 working directory 中選擇文件存放的位置，在 Job Name 中輸入 biyesheji2,然 后點(diǎn)擊 Run，便進(jìn)入 ansys28 的工作界面。 圖 51 連桿的幾何模型 注意：考慮到連桿的結(jié)構(gòu)和載荷高度對(duì)稱(chēng)性，分析是可以只采用一半進(jìn)行分析。在小孔的內(nèi)側(cè) 90 度的范圍承受 p=1000pa的面載荷作用。 27 第五章 連桿的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)有限元分析 前幾章內(nèi)容對(duì)連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，并得出了滑塊在隨著時(shí)間變化的載荷作用下，本身的屬性也隨著時(shí)間變化的情況下的響應(yīng)，而且用相應(yīng)的曲線圖進(jìn)行了展示。在得到的列表中可以看到變量 2 即位移 s3的最大值為 ，此值即滑塊的行程 H，該值對(duì)應(yīng)的時(shí)間為 s，此值即空回行程經(jīng)歷的時(shí)間。 如下圖： 26 圖 411 位移 m（ 3），速度 m/s（ 2），加速度 m/s^2（ 1）曲線 2， 選擇 Main Menu→ TimeHist Postpro→ List Variables。 查看、分析結(jié)果得出結(jié)論 1， 選擇 Main Menu→ TimeHist Postpro→ Graph Variables。經(jīng)過(guò)以上操作，得到兩個(gè)新的變量 3和 4。 2， 對(duì)變量進(jìn)行數(shù)學(xué)操作 ： 選擇 Main Menu→ TimeHist Postpro→ Math Operations→ Derivative。 這樣 定義了一個(gè)變量 2，它可以表示滑塊的位移 s3（變量 1為時(shí)間） 。 后處理 1， 定義變量： 選擇 Main Menu→ TimeHist Postpro→ Define Variables。單擊“ Solve Current Load Step”對(duì)話框的“ Ok”。彈出拾取窗口，單擊“ Pick All”，彈出對(duì)話框，在“ Lab2”列表中選擇“ UZ”、“ ROTX” 、“ ROTY”，單擊“ Apply”；再次彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn) 1，單擊“ Ok”，再次彈出對(duì)話框，在“ Lab2”列表 中選擇“ ROTZ”，在“ VALUE”文本框中輸入 2*PI，單擊“ Apply”；再次彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn)1，單擊“ Ok”，再次彈出對(duì)話框，在“ Lab2”列表中選擇“ UX” 、“ UY”，在“ VALUE”文本框中輸入 0，單擊“ Apply”；再次彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn) 4，單擊“ Ok”，再次彈出對(duì)話框，在“ Lab2”列表中選擇 “ UY”，在“ VALUE”文本框中輸入 0，單擊“ Ok”。最后單擊對(duì)話框的“ Close”。彈出對(duì)話框，單擊“ Replace”按鈕，彈出對(duì)話框，在“ Lab”右側(cè)兩個(gè)列表中分別選擇“ Structural”和“ Force F”，在“ VALUE”文本框中輸入 1，在“ TOLER”文本框中輸入 ，單擊“ Ok” 。 在 彈出對(duì)話框 中 選擇下拉列表框“ Item”為“ All Items”，選中“ Every substep” , 單擊“ Ok” 。在 “ TIME”文本框中輸入 T，在“ DELTIM Time Step size”文本框中輸入 T/70，選擇“ KBC”為“ Ramped”，單擊“ Ok”。彈出所示的對(duì)話框，將“ NLGEOM”打開(kāi)，單擊“ Ok” 按鈕。在彈出的“ New analysis”對(duì)話框中，選擇“ Type of Analysis”為“ Transient”，單擊“ Ok” 按鈕，在隨后彈出的“ Transient Analysis”對(duì)話框中，單擊“ Ok” 按鈕。于是創(chuàng)建了 2 個(gè)梁?jiǎn)卧?2 個(gè)梁?jiǎn)卧?B 點(diǎn)處鉸鏈單元連接。 5， 創(chuàng)建梁?jiǎn)卧?用來(lái)模擬各個(gè)桿，拾取 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→ Elements→ Auto Numbered→ Thru Nodes。 如圖 46： 圖 46 創(chuàng)建鉸鏈單元 4，指定單元 2屬性： 選 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→Elements→ Elem Attributes。 3， 創(chuàng)建鉸鏈單元： 選擇 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→Elements→ Auto Numbered→ Thru Nodes。 節(jié)點(diǎn)號(hào) X Y Z 1 AX AY 0 2 BX BY 0 3 BX BY 0 4 CX CY 0 5 BX BY 1 表 41 節(jié)點(diǎn)列表 21 2， 指定單元 1屬性： 選擇 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→Elements→ Elem Attributes。 如圖 45： 圖 45 單元常實(shí)數(shù) 建立模型 1， 創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)： 選擇 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→ Nodes→In Active CS。 如圖 44： 圖 44 單元材料特性 3，定義實(shí)常數(shù)： 選擇 Main Menu→ Preprocessor→ Real Constants→20 Add/Edit/Delete。近似為 0，即不考慮各桿的慣性力），單擊“ Ok” 按鈕。 如果 43： 圖 43 單元類(lèi)型 2， 定義材料特性： 選擇 Main Menu→ Preprocessor→ Material Props→Material Models。 圖 42 參量對(duì)話框 創(chuàng)建單元類(lèi)型 和屬性 1， 創(chuàng)建單元類(lèi)型： 選擇 Main Menu→ Preprocessor→ Element Type→Add/Edit/Delete。 2， 定義參量： 選擇 Utility Menu→ Parameters→ Scalar Parameters。如果節(jié)點(diǎn) K 沒(méi)有定義，則鉸鏈軸為全球笛卡爾坐標(biāo)系的 z 軸。 曲柄滑塊瞬態(tài) 分析 簡(jiǎn)要 概述 三維鉸鏈 COMBIN7 單元屬于三維單元，有 5個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別是活躍節(jié)點(diǎn) I 和 J、用以定義鉸鏈軸的節(jié)點(diǎn) K、控制節(jié)點(diǎn) L 和 M（圖 151）。 17 第四章 曲柄 滑塊機(jī)構(gòu)的瞬態(tài)有限元分析 本分析仍然屬于瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，分析過(guò)程與普通的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析基本相同。溫度載荷以及能流等。固定不變是的載荷和響應(yīng)是一種假設(shè)，即假定載荷和結(jié)構(gòu)響應(yīng)隨時(shí)間的變化非常緩慢?？墒?，靜力分析可以計(jì)算那些固定不變的慣性載荷對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，以及那些可以近似俄日等價(jià)靜力作用的隨時(shí)間變化的載 荷的作用。唯一允許的非線性是簡(jiǎn)單的點(diǎn)點(diǎn)接觸（間隙條件）。縮減法比完全法快且開(kāi)銷(xiāo)小，其缺點(diǎn)是初始解只計(jì)算主自由 度的位移，第二步進(jìn)行擴(kuò)展，計(jì)算得到完整空間上的位移、應(yīng)力和力；不能施加單元載荷（壓力、溫度等），但允許施加加速度。 縮減法 縮減法通過(guò)采用主自由度及縮減矩陣壓縮問(wèn)題規(guī)模。對(duì)于許多問(wèn)題，模態(tài)疊