目录摘要 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
Abstract (2)第一章分析方法和研究对象 ........................................... 错误!未定义书签。
1.1 有限单元法的概述....................................................... 错误!未定义书签。
1.1.1 有限单元法的历史 (4)1.1.2 有限单元法的基本概念 (4)1.2 ANSYS软件简介 (4)1.2.1 ANSYS主要应用领域 (4)1.2.2 ANSYS操作界面 (5)1.2.3 ANSYS的主要功能 (6)1.2.4 ANSYS主要特点 (7)1.3 曲柄滑块机构简介 (7)1.3.1 曲柄滑块定义 (8)1.3.2 曲柄滑块机构特性应用以及分类 (8)第二章曲柄滑块机构的求解 (10)2.1 曲柄滑块机构的问题描述 (10)2.2 曲柄滑块机构问题的图解法 (10)2.2.1 图解法准备工作 (11)2.2.2 图解法操作步骤 (11)第三章有限元瞬态动力学概述 (14)3.1 有限元瞬态动力学定义 (14)3.2 瞬态动力学问题求解方法........................................... 错误!未定义书签。
3.2.1 完全法 (14)3.2.2 模态分析法 (14)3.2.2 缩减法 (15)3.1 有限元结构静力学分析基本概念 (15)3.1 有限元结构静力学分析步骤 (16)第四章曲柄滑块的有限元瞬态动力学分析 (17)4.1 曲柄滑块机构瞬态简要概述 (17)4.2曲柄滑块有限元瞬态动力学分析步骤 (18)4.2.1 定义工作名和参量 (18)4.2.2 创建单元类型和属性 (18)4.2.3 建立模型 (20)4.2.4进入求解器设置 (22)4.2.5 定义约束 (23)4.2.6 求解 (24)4.2.7 后处理 (24)4.2.8 查看、分析结果得出结论 (25)第五章连杆的结构静力学有限元分析 (27)5.1连杆机构静力学分析步骤 (27)5.1.1 前处理 (27)5.1.2 施加约束和载荷并求解 (33)5.1.3 后处理 (33)总结与展望 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录1 (39)附录2 (55)连杆机构的有限元分析摘要:基于ansys的有限元分析是一个功能强大的通用有限元分析软件,目前广泛的用于船舶,汽车,航天航空,土木工程,机械制造及其科学研究领域。
这款软件从最初的只能在大型机上使用、仅仅提供热分析的和线性结构分析功能的批处理程序,发展成一个融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的可在大多数计算机及操作系统中运行的大型通用有限元分析软件。
连杆机构是是工程中常见的一种机构,其中曲柄滑块机构是连杆机构的一种,应用十分广泛,比如在柴油机上的应用。
随着工程科技的发展,对其精度也有很搞得要求。
本课题是基于ansys软件对曲柄滑块机构进行瞬态动力学分析,与传统的计算相比,借助于计算机有限元分析方法能更加快并且精确地得到结果,设置正确的参数,创建合理的单元类型,设置合理的求解过程,能够准确的得出分析模型的正确求解值,对机构的设计和优化有很大的帮助。
当然在分析过程中也会存在结果误差,ansys分析值与理论值有差异的原因可能是对曲柄滑块机构进行分析时输入的弹性模量,泊松比的相关参数等对分析结果有一定的影响。
关键词:连杆机构;曲柄滑块机构;有限元法;ANSYS;瞬态动力学分析The finite element analysis of link mechanism Abstract:Ansys ( finite element analysis) is a powerful general-purpose finite elem ent analysis software.Currently, it is widely used in shipbuilding, automoti ve, aerospace, civil engineering, machinery manufacturing and scientific resea rch.Initially, it can only be using on the mainframe and provides thermal analysis and linear structural analysis capability, but now,It has developed i nto a financial structure, fluid, electric field, magnetic field, sound field analysi s in one can run on most computer and operating system in the large-scale gen eral finite element analysis software.Connecting rod mechanism is a common mechanism, the slider crank mech anism is an extension of link mechanism, a wide range of applications, such as in a diesel engine.With the development of engineering technology ,th e accuracy is also very make requirements.Topic is on the slider crank mechanism was analyzed based on the ANSY S software, and compared with the traditional calculation,With the help of co mputer 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 analysi s model, the design and optimization of the organization 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 s lide mechanism and the theoretical value, the Poisson's ratio of the relevant parameters have a certain effect on the analysis results.Keywords:link mechanism;Slider crank mechanism;Transient dynamic analysis第一章分析方法和研究对象1.1有限单元法概述有限单元法(Finite Element Analysis)的基本理念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一个单元假定一个合适的近似解,然后推导求解这个域总的满足条件,从而得到问题的解。
这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被比较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。
1.1.1有限单元法的历史有限单元法早在40年代初期就已有人提出,但当时由于没有计算工具而搁置,一直到50年代中期,高速数字电子计算机的出现和发展为有限单元法的应用提供了重要的物质条件,才使有限单元法得以迅速发展。
有限单元法在西方起源于飞机和导弹的结构设计,发表这方面文章最早而且最有影响的是西德的J.H.Argyris教授,于1954–1955年间,他在《Aircraft engineering》上发表了许多有关这方面的论文,并在此基础上写成了《能量原理与结构分析》,此书成为有限单元法的理论基础。
美国的M.T.Turner,L.J.Topp 和R.W.Clough,H.C.Martin等人于1956年发表了一篇题为《复杂结构的刚度和挠度分析》一文,此文提出了计算复杂结构刚度影响系数的方法,说明了如何利用计算机进行分析。
美国教授R.W.Clough于1960年在一篇介绍平面应力分析的论文中,首次提出了有限单元法的名字。
1965年英国的Zienliewice教授及其合作者解决了将有限元应用于所有场的问题,使有限单元法的应用范围更加广泛。
有限单元法的优点很多,其中最突出的优点是应用范围广。
发展至今,不仅能解决静态的、平面的、最简单的杆系结构,而且还可以解决空间问题、板壳问题、结构的稳定性问题、动力学问题、弹塑性问题和粘弹性问题、疲劳和脆性断裂问题以及结构的优化设计问题,而且不论物体的结构形式和边界条件如何复杂,也不论材料的性质和外载荷的情况如何,原则上都能应用。
1.1.2有限单元法的基本概念有限单元法的基本思想,是在力学模型上将一个原来连续的物体离散成为有限个具有一定大小的的单元,这些单元仅在有限个节点上相连接,并在节点上引进等效力以代替实际作用于单元上的外力。
对于每个单元,根据分块近似的思想,选择一种简单的函数来表示单元内位移的分布规律,并按弹性理论中的能量原理(或用变分原理)建立单元节点力和节点位移之间的关系。
最后,把所有的单元的这种关系式集合起来,就得到一组以节点位移为未知量的代数方程组,解这些方程组就可以求出物体上有限个离散节点上的位移。