本文關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)連桿的靜動態(tài)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 連桿 ABAQUS 靜態(tài)分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 動態(tài)分析

【摘要】：作為內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵運(yùn)動構(gòu)件——連桿,不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工作環(huán)境惡劣,而且工作過程中承受復(fù)雜的交變載荷,連桿的工作可靠性對內(nèi)燃機(jī)的工作可靠性有很大的影響,因此在滿足連桿合理強(qiáng)度、剛度的前提下,減小連桿質(zhì)量,減輕慣性力對連桿的不利影響非常重要。隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展,大型的有限元軟件在內(nèi)燃機(jī)零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化過程中得到廣泛應(yīng)用。本文以4102B型內(nèi)燃機(jī)連桿為研究對象,首先分析它的工作原理,并對其曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)理論分析,計(jì)算出連桿在工作過程中所承受的載荷。其次,利用PRO/E軟件建立連桿組的三維實(shí)體模型,導(dǎo)入專業(yè)劃分網(wǎng)格的軟件Hyper Mesh對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分,運(yùn)用ABAQUS對其進(jìn)行靜態(tài)有限元分析,得出連桿在危險(xiǎn)工況時(shí)的應(yīng)力云圖和位移云圖,并對其進(jìn)行強(qiáng)度、剛度以及疲勞特性分析,找到連桿在工作過程的危險(xiǎn)點(diǎn)。然后建立目標(biāo)函數(shù),確定約束條件以及設(shè)計(jì)變量,對連桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使得優(yōu)化后的連桿質(zhì)量、慣性力有所減小,應(yīng)力集中得到緩解,連桿的結(jié)構(gòu)分布更加合理。最后,在ABAQUS中以模態(tài)分析理論為基礎(chǔ)對優(yōu)化后連桿建立了模態(tài)有限元模型,并對其進(jìn)行約束模態(tài)分析,得出連桿的固有頻率和振型,從動力學(xué)角度檢驗(yàn)優(yōu)化后的連桿結(jié)構(gòu)的合理性。
【關(guān)鍵詞】：連桿 ABAQUS 靜態(tài)分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 動態(tài)分析
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK403
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 連桿有限元靜態(tài)分析12-13
• 1.2.2 連桿優(yōu)化設(shè)計(jì)13-14
• 1.2.3 連桿有限元動態(tài)分析14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 連桿的運(yùn)動與載荷分析16-29
• 2.1 四沖程內(nèi)燃機(jī)工作原理16-18
• 2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析18-21
• 2.2.1 活塞的位移19
• 2.2.2 活塞的速度19-20
• 2.2.3 活塞的加速度20
• 2.2.4 連桿擺動的角位移20
• 2.2.5 連桿擺動的角速度20-21
• 2.2.6 連桿擺動的角加速度21
• 2.3 連桿的載荷計(jì)算21-27
• 2.3.1 作用于活塞的氣體力22-25
• 2.3.2 活塞組的慣性力25-26
• 2.3.3 連桿的慣性力26
• 2.3.4 預(yù)緊載荷的處理26-27
• 2.4 危險(xiǎn)工況下連桿的受力分析27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 連桿的靜態(tài)有限元分析29-44
• 3.1 有限元方法簡介29-30
• 3.2 連桿組有限元模型的建立30-35
• 3.2.1 連桿組三維實(shí)體模型的建立30-31
• 3.2.2 連桿模型網(wǎng)格劃分31-33
• 3.2.3 材料的定義33
• 3.2.4 接觸對的定義33
• 3.2.5 邊界條件的定義33-35
• 3.3 連桿的靜態(tài)有限元分析35-40
• 3.3.1 最大拉伸工況的有限元分析35-37
• 3.3.2 最大壓縮工況37-40
• 3.4 疲勞分析40-43
• 3.4.1 疲勞分析概述40
• 3.4.2 連桿的疲勞分析40-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 連桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)44-56
• 4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)簡介44
• 4.2 連桿優(yōu)化數(shù)學(xué)模型44-46
• 4.2.1 設(shè)計(jì)變量44-45
• 4.2.2 目標(biāo)函數(shù)45
• 4.2.3 約束條件45-46
• 4.3 內(nèi)燃機(jī)連桿的優(yōu)化流程及優(yōu)化結(jié)果46-52
• 4.3.1 優(yōu)化流程46
• 4.3.2 結(jié)果分析46-52
• 4.4 連桿的應(yīng)力試驗(yàn)驗(yàn)證52-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第5章 連桿模態(tài)分析56-64
• 5.1 模態(tài)分析簡介56
• 5.2 模態(tài)分析基本理論56-58
• 5.2.1 計(jì)算模態(tài)分析理論56-57
• 5.2.2 試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析理論57-58
• 5.3 連桿模態(tài)特性有限元分析58-61
• 5.3.1 模態(tài)分析的一般步驟58-59
• 5.3.2 結(jié)果分析59-61
• 5.4 連桿試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析61-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論與展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 作者簡介70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和科研成果70-71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1020201