[交通运输]连杆有限元分析.doc

 PAGE \* MERGEFORMAT 42 目 录 1概述……………………………………………………………………………………………1 2有限元方法的基本原理………………………………………………………………………2 2.1前处理………………………………………………………………………………………2 2.2后处理………………………………………………………………………………………3 3连杆三维模型的建立…………………………………………………………………………4 3.1建立三维几何模型…………………………………………………………………………4 3.2在ANSYS中建立三维模型…………………………………………………………………5 4单元密度对计算结果的影响…………………………………………………………………6 4.1单元数量对结果精度的影响………………………………………………………………6 4.2 CATIA中连杆有限元单元尺寸的影响……………………………………………………7 4.2.1单元尺寸对划分网格的影响……………………………………………………………7 4.2.2单元尺寸对单元质量的影响……………………………………………………………8 4.2.3单元尺寸对应力计算的影响 …………………………………………………………10 4.2.4节点数量对CPU计算时间的影响 ……………………………………………………11 5不同单元类型对计算结果的影响 …………………………………………………………13 5.1单元类型对计算结果精度的影响 ………………………………………………………13 5.2 CATIA中线性单元和二次单元计算结果比较 …………………………………………14 5.3 ANSYS中不同单元类型对计算结果的影响 ……………………………………………15 5.3.1不同阶次四面体单元类型计算结果比较 ……………………………………………19 5.3.2不同阶次六面体单元类型计算结果比较 ……………………………………………23 5.3.3不同单元类型基于单元尺寸的计算结果比较……………………………………… 27 6结束语 ………………………………………………………………………………………32 致谢…………………………………………………………………………………………… 34 参考文献……………………………………………………………………………………… 35 英文摘要……………………………………………………………………………………… 36 附录 毕业论文成绩评定 摘 要 本文比较分析了不同单元密度和单元类型对三维连杆有限元计算结果的影响。通过CATIA软件建立较精确的连杆模型，利用CATIA分析模块的创成式结构分析，设置不同单元尺寸进行计算，研究了单元尺寸对连杆网格密度，单元质量，节点应力的影响；节点数量和CPU计算时间的数学关系；利用CATIA辅助建模，在ANSYS中建立了连杆简化模型，选用不同单元类型进行计算，比较了四面体线性单元和四面体二次单元，六面体线性单元和六面体二次单元的节点位移，节点应力，单元应力的计算结果；四种单元类型分别设置了10种单元尺寸进行计算，综合分析比较了节点位移，节点应力，单元应力云图，重点分析了最大节点应力相对误差，拟合了相对误差和单元尺寸的四次多项式曲线。 根据CATIA和ANSYS报告的图象信息和数据信息，主要运用了观察比较和数据统计的研究方法。本文的图象信息主要是连杆的位移云图和应力云图，分析比较了位移和应力变化的趋势和特征，定性地分析了差异产生的理论依据。对数据信息的处理，借助MATLAB矩阵数学工具，利用MATLAB强大的数值计算和符号计算功能，将表格数据统计算转成矩阵计算，求解线性方程组，符号微分等加快了计算速度和保证了计算的准确性；利用MATLAB计算的可视化，将离散的试验数据绘制出曲线图形和统计图形，形象直观地揭示了试验数据之间的数学关系；利用MATLAB曲线拟合，拟合出尽可能反应真实情况的曲线，确定了函数类型和参数，给出了经验公式，比较客观地反映了数据的内在规律性，为进一步用数学分析的方法从理论上进行研究奠定基础。 关键词：有限元 单元 连杆 CATIA ANSYS 1 概述 现代发动机设计广泛采用工程仿真技术，利用计算机强大的数值计算能力。在发动机实验设计之前，匹配发动机性能，预知可能出现的问题，给出解决方案。加快产品设计周期，降低设计成本。增压发动机连杆的工作环境更加苛刻,对连杆的刚度和强度提出了更高要求,高速发动机又使连杆不能一味通过增加尺寸满足刚度和强度要求。准确计算出连杆在拉，压功况下的应变和应力场，对连杆进行优化设计成为满足