ansys软件在农用机车内燃机连杆应力分析中的应用

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1、ANSYS软件在农用机车内燃机连杆应力分析中的应用江桂兰，王广云，田德宇（1．平顶山工业职业技术学院河南平顶山467000；2．漯河职业技术学院河南漯河462002）摘要：在农用机车零部件的设计中，一个重要的问题是分析零部件各部分所受到的应力，因为应力的大小直接关系着零部件在实际工作中的可靠性和安全性。ANSYS软件的出现很好地解决了这个问题。讨论了ANSYS软件在农用机车内燃机连杆应力分析中的应用问题。关键词：ANSYS软件，农用机车，内燃机连杆，应力分析作者简介：王广云（1955—）女，河南平顶山人，平顶山工业职业技术学院副教授。主要研究方向为有限元。在

2、农用机车零部件的设计中，一个重要的问题是分析零部件各部分所受到的应力，因为应力的大小直接关系着零部件在实际工作中的可靠性和安全性。由于农用机车往往在露天环境工作，而且工作强度一般较大，所以零部件的可靠性和安全性就显得更为重要。传统的应力分析方法费时耗力，且精确性差。ANSYS软件的出现很好地解决了这个问题，本文拟讨论ANSYS软件在农用机车内燃机连杆应力分析中的应用问题。一、ANSYS的功能ANSYS软件是集结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。它主要包括3个部分：前处理模块、分析计算模块和后处

3、理模块。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。1．前处理模块PREP7这个模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型。模块主要有两部分内容：实体建模和网格划分。ANSYS程序提供了两种实体建模方法：自底向上与自顶向下。自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图元向上构造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关的线、面、体。自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块、

4、球、锥和柱。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而“雕塑出”一个实体模型。ANSYS程序提供了完整的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量。ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动和复制实体模型图元的功能。附加的功能还包括圆弧构造、切线构造、通过拖拉和旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、复制和删除。ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。包括四种网格划分

5、方法：延伸网格划分、映像网格划分、自由网格划分和自适应网格划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分，然后选择合适的单元属性和网格控制，生成映像网格。自用网格划分可对复杂模型直接划分，避免了各部分分别划分后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后，用户指示程序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析计算，估计网格的离散误差，直至误差低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。2．分析计算模块前处理阶段完成建模后，用户

6、可以在求解阶段获得分析结果。ANSYS软件提供的分析类型如下：（1）结构静力分析用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。（2）结构动力学分析结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。（3）结构非线性分析结构

7、非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。（4）动力学分析ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。（5）热分析程序可处理热传导的3种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的3种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热—结构耦合分析能力。（6）电磁场分析主要用于电磁场问题的分析，

8、如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布