【正文】 彭彬彬老師學(xué)識(shí)淵博，平易近人的作風(fēng)、博大的胸懷、嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的敬業(yè)精神給予了我無(wú)上的精神和智力上的支持和幫助，所有這些都是我在課堂上學(xué)不到的終身受益的寶貴財(cái)富，導(dǎo)師的教誨我將銘記于心。是對(duì)我在大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的理論知識(shí)的一個(gè)綜合運(yùn)用總體回顧。并分別對(duì)缸體和活塞活塞桿建模，然后對(duì)其進(jìn)行有限元分析，得到變形圖、應(yīng)力圖、應(yīng)變圖，分析缸體、活塞及活塞桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可能存在的不合理的地方，對(duì)彈性膠泥緩沖器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行校核。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 41 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 Z軸方向應(yīng)變圖 分析結(jié)果 結(jié)果顯示，最大位移出現(xiàn)在活塞外表面，其值為 ～ ，最大應(yīng)力出現(xiàn)在活塞中心部分，其值為 ～ ,40Cr 作為其材料，其屈服極限 =785 Mpa[21]，裝配時(shí)不要求嚴(yán)格控制預(yù)緊力，按 [1]暫取安全系數(shù) S＝ 6，則求得的許用應(yīng)力為： = ，由此可知在阻尼力達(dá)到最大時(shí)缸體的最大應(yīng)力小于許用應(yīng)力，故其結(jié)果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為合理。 圖 Y軸方向應(yīng)變圖 （ 3）在列表中選擇 ZComponent of total strain （ Z 方向總應(yīng)變）選項(xiàng)。 圖 X軸方向應(yīng)變圖 （ 2）在列表中選擇 YComponent of total strain （ Y 方向總應(yīng)變）選項(xiàng)。選擇 Deformed shape with undeformed edge（變形后和未變形輪廓線）單選按鈕。 圖 在 Item to be contoured （等值線顯示結(jié)果項(xiàng)）域中選擇 Total Strain（總應(yīng)變）選項(xiàng)。 圖 Y軸方向應(yīng)力圖 （ 3）在列表中選擇 ZComponent of stress （ Z方向應(yīng)力）選項(xiàng)，單擊 OK 按鈕，圖形窗口中顯示出 Z方向（徑向）應(yīng)力分布圖，如圖 所示。 圖 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁(yè) 共 44 頁(yè) （ 1）在列表中選擇 XComponent of stress （ X 方向應(yīng)力）選項(xiàng)，選擇性 Deformed shape only （僅顯示變形后的模型）單元選擇按鈕，單擊 OK 按鈕，圖形窗口中顯示出 X 方向（徑向）應(yīng)力分布圖，如圖 所示。 圖 Y軸方向變形圖 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁(yè) 共 44 頁(yè) （ 3）在列表框中選擇 ZComponent of displacement （ Z 向位移）選項(xiàng) , 單擊“ OK” 按鈕 ,如圖 。 （ 1）在列表框中選擇 XComponent of displacement （ X 向位移）選項(xiàng)，單擊OK按鈕，在圖形窗口中顯示出變形圖，包括變形前的輪廓線，如圖 所示，圖中下方的色譜表明不同的顏色對(duì)應(yīng)的數(shù)值（帶符號(hào)）。 圖 后處理 1繪制變形圖 GUI： Main MenuCeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu ， 打開(kāi) Contour Nodal Solution Data（等值線顯示節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)）對(duì)話框，如圖 所示。繼續(xù)拾取活塞上的面如圖 所示，單擊“ OK”，在彈出的對(duì)話框中 輸入 Value： 12830, 圖 取受力面圖框 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁(yè) 共 44 頁(yè) 提交計(jì)算 GUI： Main MenuSolutionSolveCurrent LS 單擊“ OK”按鈕，關(guān)閉由于單元形狀檢查而出現(xiàn)的警告信息。 （ 1）在活塞桿端部施加位移約束（ UZ=0） GUI： Main MenuSolutionApplyStructuralDisplacementAeeas 鼠標(biāo)拾取活塞桿端面，單擊“ OK” ,如圖 。 由于薄壁圓筒受內(nèi)壓時(shí)，環(huán)向應(yīng)力是軸向應(yīng)力的兩倍，所以用環(huán)向應(yīng)力檢驗(yàn) 緩沖器缸壁的強(qiáng)度。網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖 。在隨后的拾取對(duì)話框中按“ pick all”選擇要?jiǎng)澐值拿妗? 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁(yè) 共 44 頁(yè) （ 2）劃分網(wǎng)格 GUI： Main MenuPreprocessormesh tool，彈出的對(duì)話框如圖 所示。 劃分單元 （ 1） 定義單元類(lèi)型 GUI： Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 選取 Add，增加單元類(lèi)型。最后所得活塞活塞桿模型如圖 圖 定義材料常數(shù) 材料特性設(shè)置： GUI： Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Model,在定義材料特性對(duì)話框的 Material Model Avaliable 欄內(nèi)先后雙擊“ Strutural”、中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè) 共 44 頁(yè) “ Linear”、“ Elastic”、“ Iisotropic”，彈出輸入框。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 共 44 頁(yè) 運(yùn)用布爾運(yùn)算減掉活塞上的圓柱： GUI： MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansSubtractVolumes，先選取活塞單擊“ OK” ,然后再選取活塞上的六個(gè)圓柱，單擊“ OK”。 圖 （ 3）設(shè)置工作平面 GUI:WorkplaceWP Setting 彈出圖 對(duì)話框，按圖是設(shè)置對(duì)話框，單擊 “ OK” 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 GUI:WorkplaceDisplay Working Plane,工作平面顯示，如圖 . 圖 （ 4） 移動(dòng)工作平面 GUI:WorkplaceOffset WP to? Keypoints +,選擇活塞端面上的點(diǎn)，如圖 所示，單擊“ OK”移動(dòng)工作平面。 活塞和活塞桿的建模及分析 活塞和活塞桿的數(shù)據(jù) 活塞的數(shù)據(jù)： 直徑 d=12mm,長(zhǎng)度 l=104mm； 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 共 44 頁(yè) 活塞數(shù)據(jù)： 活塞直徑 d=38mm，厚度 l=20mm，回流孔直徑 d=4mm， 回流空域與活塞的中心距 d=12mm 活塞桿實(shí)物圖 活塞實(shí)物圖 對(duì)活塞和活塞桿建模 打開(kāi) ANSYS 軟件， 新建文件并將其命名為 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 （ 1）建立活塞桿模型 GUI: Main MenuPreprocessorModelingCreateVolumesCylinderBy Dimensions 圖 單擊“ Apple”建立活塞桿模型。單擊 OK 按鈕，圖形窗口中顯示出 Z方向總應(yīng)變分布圖，如圖 所示。單擊 OK 按鈕，圖形窗口中顯示出 Y方向總應(yīng)變分布圖，如圖 所示。單擊 OK 按鈕，圖形窗口中顯示出 X方向總應(yīng)變分布圖，如圖 所示。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 44 頁(yè) （ 1）在列表中選擇 XComponent of total strain （ X 方向總應(yīng)變）選項(xiàng)。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 Z軸方向應(yīng)力圖 3 應(yīng)變圖 GUI： Main MenuCeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu ， 打開(kāi) Contour Nodal Solution Data（等值線顯示節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)）對(duì)話框，如圖所示。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 X軸方向應(yīng)力圖 （ 2）在列表中選擇 YComponent of stress （ Y方向應(yīng)力）選項(xiàng)，單擊 OK 按鈕，圖形窗口中顯示出 Y方向（徑向）應(yīng)力分布圖，如圖 所示。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 Z軸方向變形圖 2 等效應(yīng)力（ von Mises）圖 GUI： Main MenuCeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu 選擇 Stress, 打開(kāi) Contour Nodal Solution Data（等值線顯示節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)）對(duì)話框，如圖 所示。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 X軸方向變形圖 （ 2）在列表框中選擇 YComponent of displacement （ Y 向位移）選項(xiàng) , 單擊“ OK” 按鈕 ,如圖 。 圖 在 Item to be contoured （等值線顯示結(jié)果項(xiàng)）域中選擇 DOF solution（自由度解）選項(xiàng)。求解結(jié)束后關(guān)閉信息窗口。 圖 Z軸方向的約束 （ 2）施加載荷 GUI： Main MenuSolutionDefineApplePressureOn Areas,鼠標(biāo)拾取內(nèi)圓，及底面，單擊“ Apple”，在隨后彈出的對(duì)話框中輸入 Value： 7090，如圖 。根據(jù)公式計(jì)算環(huán)向應(yīng)力為： 。 圖 網(wǎng)格 劃分工具 圖 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 44 頁(yè) 施加約束 根據(jù)緩沖器所受的最大壓力和活塞的有效受力面積可以計(jì)算出缸體內(nèi)部壓強(qiáng)： P=。然后關(guān)閉對(duì)話框。選取智能網(wǎng)格劃分，移動(dòng)滾動(dòng)條，將其顯示數(shù)字調(diào)整為 4，單擊“ Mesh”按鈕。選取 Structural Solid 單元系列中的單元，如圖 所示，并按“ OK”關(guān)閉對(duì)話框。輸入 EX的值為 ，PRXY 的值為 ，按“ OK”設(shè)置材料屬性，如圖 所示。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 GUI: Main Menu