【正文】 加法比縮減法或完全法更快，開銷更小。 模態(tài)疊加法 15 模態(tài)疊加法通過對(duì)模 態(tài)分析得到的振形（特征值）乘上因子并求和來計(jì)算結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。 完全法容易使用，不必關(guān)心選擇主自由度或振形，允許各種類型的非線性特性，采用完整矩陣，不涉及質(zhì)量矩陣近似，一次分析就能得到所有位移和應(yīng)力，允許施加所有類型的載荷，還允許通過 TABLE 數(shù)組參數(shù)指定表邊界條件，允許在實(shí)體模型上施加載荷。如果并不想包括任何非線性，應(yīng)當(dāng)考慮使用另外兩種方法中的一種。 ． 1 完全法 完全法采用完整的系統(tǒng)矩陣計(jì)算瞬態(tài)響應(yīng)。它可以確定結(jié)構(gòu)在靜載荷、和正弦載荷的任意組合作用下隨時(shí)間變化的位移、應(yīng)力和應(yīng)變。 圖 26 7，通過極位夾角，得到行程速比系數(shù) ?????? ??K ，由于機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)周期 2601 ??nT，所以機(jī)構(gòu)工作行程經(jīng)歷的時(shí)間 1 ??? TKKT，空回行程經(jīng)歷的時(shí)間 ??? TTT s。 2． 2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的問題圖解法 因本人此階段正學(xué)習(xí) 的版本，所以圖解法就用此軟件進(jìn)行求解，其求解過程將會(huì)一步步截圖呈現(xiàn)。 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將其分成 3 大類：對(duì)心曲柄滑塊、偏置曲柄滑塊、偏心輪機(jī)構(gòu)。 ． 2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的特性應(yīng)用及分類 9 常用于將曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；或者將滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性分析是當(dāng)已知各機(jī)構(gòu)件尺寸參數(shù)、位置參數(shù)和原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，研究機(jī)構(gòu)其余構(gòu)件上各點(diǎn)的軌跡、位移、速度、加速度等，從而評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)是否滿足工作性能要求，機(jī)構(gòu)是否發(fā) 生運(yùn)動(dòng)干涉等。由若干剛性構(gòu)件用低副（回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副）聯(lián)接而成的一種機(jī)構(gòu)。 比如 活 塞式發(fā)動(dòng)機(jī)以滑塊為主動(dòng)件，把往復(fù)移動(dòng)轉(zhuǎn)換為不整周或整周的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；壓縮機(jī)、沖床以曲柄為主動(dòng)件，把整周轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動(dòng)。 （ 8） 在有限元分析煩人基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這是 ANSYS 獨(dú)一無二的功能。 （ 6） 提供多種自動(dòng)網(wǎng)格劃分工具，可以進(jìn)行 智能網(wǎng)格劃分。 （ 4） 良好的用戶界面，且在所有硬件平臺(tái)上具有同一界面，使用方便。 （ 2） 集合前后處理、求解及多場(chǎng)分析等功能于一體。另外，還可以使用三維表面效應(yīng)單元 和熱－流管單元模擬結(jié)構(gòu)的流體繞流并包括對(duì)流換熱效應(yīng)。分析結(jié)果可以是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力和通過每個(gè)單元的流率。還可以解決靜電學(xué)、電流傳導(dǎo)、電路耦合等電磁場(chǎng)相關(guān)問題。 （ 5）電磁場(chǎng)分析 ANSYS 可以用來分析電磁場(chǎng)的多方面問題，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場(chǎng)分布、磁力線、力、運(yùn)動(dòng)效應(yīng)、電路和能量損失等。 （ 4）熱分析 熱分析通過模擬熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種熱傳遞方式，以確定物體中的溫度分布。 （ 3）結(jié)構(gòu)非線性分析 ANSYS 程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，用于計(jì)算結(jié)構(gòu)對(duì)隨時(shí)間任意規(guī)律變化的載荷的響應(yīng)，而且可7 以包含非線性特性。模態(tài)分析，用于計(jì)算 結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。 ANSYS 的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析，還支持非線性分析，例如接觸、塑性變形、蠕變、大變形、大應(yīng)變問題的分析。 ANSYS 操作界面 圖 11 與操作界面同時(shí)打開的還有圖 12所示的“ Output Window”窗口 6 圖 12“選定 Output Window”窗口 ANSYS 操作界面如圖 11 所示，本人所選擇的是 的版本，因?yàn)楸救怂枰治龅恼n題中涉及到三維鉸鏈單元的運(yùn)用，而 版本中正好有三維鉸鏈單元 COMBIN7 的命令。 ANSYS 的主要應(yīng)用領(lǐng)域 ANSYS 有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)，流體，電磁場(chǎng)及碰撞等問題。要注意的是，為了便于微積分運(yùn)算，位移函數(shù)一般采用多項(xiàng)式形式，在單元內(nèi)選取適當(dāng)階次的多項(xiàng)式可得到與真實(shí)解接近的近似解。節(jié)點(diǎn)載荷即作用于節(jié)點(diǎn)上的外載。節(jié)點(diǎn)即單元與單元間的連接點(diǎn)。其中要求離散結(jié)構(gòu)必須與原始結(jié)構(gòu)保形 —— 單元的幾何特性，一個(gè)單元內(nèi)的物理特性必須相同 —— 單元的物理特性。最后，把所有的單元的這種關(guān)系式集合起來，就得到一 組以節(jié)點(diǎn)位移為未知量的代數(shù)方程組，解這些方程組就可以求出物體上有限個(gè)離散節(jié)點(diǎn)上的位移。 有限單元法的 基本概念 有限單元法的基本思想，是在力學(xué)模型上將一個(gè)原來連續(xù)的物體離散成為有限個(gè)具有一定大小的的單元，這些單元僅在有限個(gè)節(jié)點(diǎn)上相連接，并在節(jié)點(diǎn)上引進(jìn)等效力以代替實(shí)際作用于單元上的外力。 有限單元法的優(yōu)點(diǎn)很多，其中最突出的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用范圍廣。美國(guó)教授 于 1960 年在一篇介紹平面應(yīng)力分析的論文中，首次提出了有限單元法的名字。 有限單元法在西方起源于飛機(jī)和導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，發(fā)表這方面文章最早而且最有影響的是西德的 教授，于 1954– 1955 年間，他在《 Aircraft engineering》上發(fā)表了許多有關(guān)這方面的論文，并在此基礎(chǔ)上寫成了《能量原理與結(jié)構(gòu)分析》，此書成為有限單元法的理論基礎(chǔ)。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。它將求解域看成由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一個(gè)單元假定一個(gè)合適的近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件，從而得到問題的解。 Slider crank mechanism。 關(guān)鍵詞：連桿機(jī)構(gòu)；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；有限元法； ANSYS；瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 2 The finite element analysis of link mechanism Abstract： Ansys ( finite element analysis) is a powerful generalpurpose finite element analysis software. Currently, it is widely used in shipbuilding, automotive, aerospace, civil engineering, machinery manufacturing and scientific research. Initially, it can only be using on the mainframe and provides thermal analysis and linear structural analysis capability, but now， It has developed into a financial structure, fluid, electric field, magic field, sound field analysis in one can run on most puter and operating system in the largescale general finite element analysis software. Connecting rod mechanism is a mon mechanism, the slider crank mechanism is an extension of link mechanism, a wide range of applications, such as in a diesel engine. With the development of engineering technology ,the accuracy is also very make requirements. Topic is on the slider crank mechanism was analyzed based on the ANSYS software, and pared with the traditional calculation, With the help of computer finite element analysis method can more quickly and accurately obtain results, set the correct parameters, create the appropriate element type, set the solving process is reasonable, can accurately obtain the correct solution analysis model, the design and optimization of the anization has a great help. Of course, the error will exist in the analysis process, ansys analysis is due to a difference can be input to the analysis of the elastic modulus of crank slide mechanism and the theoretical value, the Poisson39。 本課題是 基于 ansys軟件對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué) 分析，與傳統(tǒng)的計(jì)算相比，借助于計(jì)算機(jī)有限元分析方法能更加快并且精確地得到結(jié)果，設(shè)置正確的參數(shù)，創(chuàng)建合理的單元類型，設(shè)置合理的求解過程，能夠準(zhǔn)確的得出 分析模型的正確求解值，對(duì)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化有很大的幫助。 連桿機(jī)構(gòu)是是工程中常見的一種機(jī)構(gòu)，其中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是連桿機(jī)構(gòu)的一種，應(yīng)用十分廣泛， 比如在柴油機(jī)上的應(yīng)用。 完全法 ............................................................................................... 14 模態(tài)分析法 ....................................................................................... 14 縮減法 ............................................................................................... 15 有限元結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析基本概念 .............................................................. 15 有限元結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分 析步驟 ...................................................................... 16 第四章 曲柄滑塊 的有限元 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué) 分析 ..................................... 17 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)瞬態(tài)簡(jiǎn)要概述 ...................................................................... 17 曲柄滑塊有限元瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析步驟 ....................................................... 18 定義工作名和參量 ........................................................................... 18 創(chuàng)建單 元類型和屬性 ....................................................................... 18 建立模型 ........................................................................................... 20 進(jìn)入求解器設(shè)置 ................................................................................ 22 定義約束 ........................................................................................... 23 求解 ................................................................................................... 24 后處理 ............................................................................................... 24 查看、分析結(jié)果得出結(jié)論 ............................................................... 25 第 五 章 連桿的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)有限元 分析 ...........