【正文】 的、非線性的問題及熱力學(xué)、流體力學(xué)、電磁學(xué)以及高速沖擊動力學(xué)問題都可以通過有限元法得到解決 。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計(jì)算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法 。不同于求解（往往是困難的）滿足整個(gè)定義域邊界條件的允許函數(shù)的 Rayleigh Ritz 法，有限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)） ，且不考慮整個(gè)定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互聯(lián)子域組成，對每一單元假定一個(gè)合適的（較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域的滿足條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件） ，從而得到問題的解。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元法不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜情況，因而有限元分析成為行之有效的工程分析手段 。離散就是將一個(gè)連續(xù)的求解域人為地劃分為一定數(shù)量的單元，單元又稱網(wǎng)格，單元之的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，單元間的相互作用只能通過節(jié)點(diǎn)傳遞，通過離散，一個(gè)連續(xù)體便分割為由有限數(shù)量單元組成的組合體。 有限元法的離散思想借鑒于差分法 ，但做了適當(dāng)改進(jìn)。其次，有限元法的單元形狀并不限于規(guī)則網(wǎng)格，各個(gè)單元的形狀和大小也并不要求一樣，因此在處理具有復(fù)雜幾何形狀和邊界條件以及在處理具有像應(yīng)力集中這樣的局部特性時(shí)，有限元法的適應(yīng)性更強(qiáng)，離散精度更高。但如果真實(shí)函數(shù)的性態(tài)很復(fù)雜，再用統(tǒng)一的試探函數(shù)就很難得到較高的逼近精度，或者說要得到較高的精度就需要階次很高的試探函數(shù)。所以這類方法一般用于求解函數(shù)交規(guī)則和邊界條件較簡單的問題。由于單元形狀簡單，所以容易滿足邊界條件，且用低階多項(xiàng)式就可獲得整個(gè)區(qū)域的適當(dāng)精度。 從以上分析可知，有限元法是差分法的一種發(fā)展，又可以看成是里茲法的一種新形式。 ANSYS 的主要功能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，目前，有限元法從它最初應(yīng)用的固體力學(xué)領(lǐng)域，已經(jīng)推廣到溫度場、流體場、電磁場、聲場等其他連續(xù)介質(zhì)領(lǐng)域。軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊 。ANSYS 的前處理模塊主要有兩部分內(nèi)容：實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分。后處理模塊后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。 ANSYS 提供的分析類型ANSYS 軟件提供的分析類型如下 ：結(jié)構(gòu)靜力分析用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。ANSYS 程序中的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析，而且也可以進(jìn)行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析 。與靜力分析不同，動力分析要考慮隨時(shí)間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。結(jié)構(gòu)非線性分析結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。動力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析研究結(jié)構(gòu)在動載荷作用的響應(yīng)（如位移、應(yīng)力、加速度等得時(shí)間歷程） ，以確定結(jié)構(gòu)的承載能力的動力特性等。當(dāng)運(yùn)動的積累影響起主要作用時(shí)，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運(yùn)動特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。熱傳遞的三種類型均可進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)、線性和非線性分析。電磁場分析主要用于電磁場問題的分析，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場分布、磁力線分布、力、運(yùn)動效應(yīng)、電路和能量損失等。流體動力學(xué)分析ANSYS 流體單元能進(jìn)行流體動力學(xué)分析，分析類型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。并且可以利用后處理功能產(chǎn)生壓力、流率和溫度分布的圖形顯示。聲場分析ANSYS 把聲學(xué)歸為流體，程序的聲學(xué)功能用來研究在含有流體的介質(zhì)中聲波的傳播，或分析浸在流體中的固體結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。壓電分析壓電效應(yīng)分析是一種結(jié)構(gòu)－電場耦合分析，給壓電材料加電壓會產(chǎn)生位移，反之使壓電材料振動則產(chǎn)生電壓，一個(gè)典型的壓電分析的應(yīng)用是壓力換能器。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動態(tài)性能分析。 Pro/E 軟件簡要介紹Pro/Engineer 操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（ PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。 　　1． 參數(shù)化設(shè)計(jì)相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。例如，一旦工程詳圖有改變，NC （數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價(jià)格也更便宜。如當(dāng)氣缸墊燒損后，發(fā)動機(jī)的氣缸壓縮力不足，其轉(zhuǎn)速明顯下降，并伴有排氣管冒煙(白煙)，水箱中有氣泡產(chǎn)生(且冷卻水消耗過快)，水面上積有機(jī)油泡沫等現(xiàn)象。更換發(fā)動機(jī)氣缸墊片是一項(xiàng)慎之又慎的工作。如果不按要求使用氣缸墊片、或不按照正確的操作方法裝配氣缸墊片或裝配前不做出正確的檢查并找出其損壞的原因，所做密封的效果也肯定不會理想。所以，氣缸墊片的使用與安裝不合乎要求，就直接影響氣缸蓋的密封可靠性和氣缸墊使用壽命。否則，就會影響氣缸蓋的密封質(zhì)量。由于氣缸墊片缸口卷邊一面(反面)有凸出量，對與它接觸的平面會造成壓痕變形。若氣缸蓋為鋁合金，缸體為鑄鐵，卷邊(反面)應(yīng)朝向氣缸體。對一些高強(qiáng)化、大功率增壓型進(jìn)口柴油機(jī)，所使用的純金屬氣缸墊片，安裝時(shí)有記號(如 TOP 或 UP)一面應(yīng)朝向氣缸蓋(不得用普通缸墊代替)。另外，對重新使用的氣缸墊片，因彈性降低以及變形等影響，其密封性能和使用性能將受到影響。若要重復(fù)使用舊的氣缸墊片時(shí)，在裝配前可放在廢機(jī)油中加熱到 100℃煮 左右。二、氣缸蓋的輕微跳動氣缸蓋的輕微跳動是在壓縮和燃燒壓力的作用下，氣缸蓋試圖從缸體上分離所造成的結(jié)果。這種輕微的跳動就會使氣缸蓋密封墊片發(fā)生放松和壓緊的過程，從而加快了氣缸蓋密封墊片的損壞，影響其密封性能。那么，在正常情況下，它對氣缸密封性能的影響也是非常微小的，幾乎等于零。如果氣缸蓋連接螺栓沒有擰緊到規(guī)定的扭矩?cái)?shù)值，那么由這種輕微跳動而引起的氣缸墊磨損就會發(fā)生得更快、更嚴(yán)重。如果連接螺栓被擰的過緊，那么就會造成連接螺栓的受力超過它的屈服強(qiáng)度極限，從而導(dǎo)致連接螺栓的拉長超過它的設(shè)計(jì)容限值，這樣也會造成氣缸蓋的跳動量增加，加速氣缸蓋密封墊的磨損。三、氣缸蓋或缸體平面度過大翹曲和扭曲是氣缸蓋常常出現(xiàn)的問題，也是造成氣缸墊片屢燒的主要原因。當(dāng)氣缸蓋變形時(shí)，它與缸體平面接合就會不嚴(yán)實(shí)，那么，氣缸的密封質(zhì)量就下降，造成漏氣而燒壞氣缸墊片，從而進(jìn)一步使氣缸的密封質(zhì)量惡化。在發(fā)動機(jī)大修或更換氣缸墊片時(shí)，均應(yīng)對氣缸蓋和缸體的接合面仔細(xì)進(jìn)行檢查。對于分開式氣缸蓋，在氣缸蓋橫向全長與縱向全長范圍內(nèi)平面度≯。氣缸體在其橫向全長與縱向長度大于 600MM 的范圍內(nèi)，其平面度≯。四、氣缸表面冷卻不均勻氣缸表面不均勻冷卻會形成局部熱點(diǎn)。由于氣缸墊片的損壞導(dǎo)致泄露和腐蝕的產(chǎn)生，并最終被燒穿。局部熱點(diǎn)還會導(dǎo)致氣缸蓋本身產(chǎn)生額外的內(nèi)應(yīng)力，其結(jié)果使氣缸蓋出現(xiàn)裂紋。任何過熱情況都會導(dǎo)致氣缸體鑄鐵件產(chǎn)生永久性的扭曲變形。變薄的程度可以通過下述測量方法進(jìn)行驗(yàn)證：用測微計(jì)測量失效密封墊片受損壞部位的厚度，然后把測出來數(shù)據(jù)與密封墊片上其它部位的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。用直尺和塞尺測量氣缸蓋和氣缸體各表面的平面度，如果任何一個(gè)表面受到損傷或出現(xiàn)不平現(xiàn)象，在安裝密封墊片時(shí)，必須重新修復(fù)這些表面，以保證良好的密封性。冷卻系統(tǒng)中的氣泡會導(dǎo)致氣缸蓋密封墊片失效。所以，為了能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機(jī)的均勻冷卻，加入冷卻劑時(shí)，必須把空氣排出發(fā)動機(jī)。例如將防腐劑加進(jìn)到冷卻劑中，可以來保護(hù)各種不同的金屬。在這種情況下，就需要對管路進(jìn)行完全徹底的清洗。在散熱器剛出現(xiàn)問題時(shí)，就更換散熱器，要比在發(fā)動機(jī)受損后，在檢查或更換氣缸蓋的密封墊片的時(shí)候再更換散熱器，通常要經(jīng)濟(jì)和簡單的多。其實(shí)這樣做后患無窮，因?yàn)樗械牡V物質(zhì)易產(chǎn)生水垢而粘浮在水套、散熱器