现如今随着科学技术蓬勃的发展，有限元分析技术也已被广泛的使用在产品研发生产制造中。对柴油机连杆的有限元分析，长期以来，全球的内燃机从业者及科研人员也进行了大量研究[5]。目前连杆强度的有限元分析技术已有很大的成就。静态分析已经完善并逐渐精细，虽然动态分析还刚刚发展，但是其对连杆的有限元分析的发展和进步具有更好的愿景。

本文在参考和学习了前人研究的基础上，充分考虑了实际情况，结合自己的想法，采用有限元分析软件ANSYS Workbench中的Design Modeler模块对简化后的连杆建立三维模型，接着选择ANSYS Workbench中的Static Structural(静力分析)模块对其进行强度的有限元分析。

1。2国内外研究现状

1。2。1连杆有限元静态分析

1。2。2连杆有限元动态分析

1。2。3连杆的有限元结构优化

1。3本文的主要研究内容

    本文以6L21/31型柴油机连杆作为分析的对象，开展的工作和任务如下：

    1。运用ANSYS Workbench中的Design Modeler三维建模模块对简化后的6L21/31型柴油机连杆进行实体建模，建立包含连杆体、衬套、大端1、大端2、上下轴瓦、螺母、螺栓在内13个连杆部件的三维模型。

    2。将建好的模型导入ANSYS Workbench中的Static Structural（静力分析）模块，根据连杆组件各部分实际中所用的材料和各组件的接触，对其定义材料属性、创建接触对，在考虑了精度和计算方便的前提下，定义合适单元类型、对其划分网格，根据各个工况下连杆的实际承受载荷的状况，施加载荷定义位移边界。

    3。对最大受拉与受压以及装配工况下的连杆利用有限元方法分析其强度，并比对对各工况下分析的结果。

第二章 连杆结构强度分析的基本理论

2。1有限元基本理论

连杆结构强度分析这类数值模拟问题最常见的就是使用有限元法，有限元法的理念是将求解整体离散成有限个数的单元，转变成按一定方式组合的集合体。由于单元组合方式多样，并且单元形态也多样，因此能够模拟出复杂的模型。同时，有限元另一大特色是每个单元内的都能利用所假定的近似函数来表示部分模型中带求的未知场函数。能够将一个连续的无限自由度问题转变为离散的有限自由度问题。并且能够通过函数求解出的各单元内函数的近似值来代替未知量，以此获得整个模型解的近似

图2-1某三维实体中取得的微元体

图2-2微元体应力分布

值。随着单元尺寸的减小，插值函数精度的提高或者单元自由度的增加。只要单元收敛，近似解就会来收敛与真实值。可以说，有限元方法的出现是数值分析方法研究中的一大突破。有限元法分析的一般步骤是结构离散化、单元分析、整体分析。结构离散化是将结构分成有限个小单元，单元与单元间通过结点连接。整体分析是将所有的结点载荷按照整体结点编码顺序继承成整体结点载荷向量P。集成整体刚度矩阵K得到总体平衡方程，最后引进边界条件和约束条件，求解总体平衡方程求得结点位移。下面我们以一个弹性力的例子来解释一下单元分析的过程[9]。

现假定图2-1是某实体单元的某节点取得微元体，微元体应力状态为

                                  （2-1）

在一定的负荷和温度条件下，分别用u、v、w来表示弹性体沿着x、y、z方向的变形图2-2。其任一点的应变为：

                                           （2-2）