2。单元类型选择及划分

（1）位移模式的选择方式：模型在离散化后，利用节点位移来表示各个单元之间的 变形、位移和应力等物理量。位移的分布可以用原函数的近似函数来描述。

（2）单元力学性质的分析方法：依据单元的形状大小、节点数量和单元性质等因素， 设置节点位移和节点力之间的关系表达式，通过建立节点力和节点位移的方程式得到单 元刚度矩阵。

（3）等效节点力的计算方法：以边界上的体积力、表面力和集中力作为单元的施加 载荷，换言之就是单元上作用的所有力用节点上的节点力来代替。

3。单元组集分析 各个单元按初始结构通过结构力的边界条件以及平衡条件重新连接，得到整体的有

限元方程：Kq=f。K 是整体结构的刚度矩阵：q 是节点位移矩阵；f 是载荷列阵。

4。未知节点位移的求解 依据问题求解中的方程组的详细特点来选择适合的计算方法。

2。1。2 面对面接触单元文献综述

接触单元通过“目标面”与“接触面”形成接触对，面对面接触单元运用强化的拉 格朗日法添加接触条件，也可用罚函数法。面对面接触单元皮肤一般地铺盖在建立的有 限元模型上如图 2-1。

图 2-1: 面对面接触示意图

2。1。3 接触求解过程

首先确定此步骤初次进行迭代计算时的区域和接触面状态，上述内容的选取，需要 以检查和搜索出接触条件为依据，而接触条件的得出由已知的载荷信息及前一步骤的分 析结果为依据分析而得。接着依据上述所作假定的接触面状态和区域，施加约束条件在 已经分析过的各个接触点上面，动力学或者运动学方面的不等式的约束条件等化变形的 结果就是上述的约束条件，在得到约束条件后再将该约束条件作为定解条件代入方程中 并且进行计算求解；最后对于接触面施加校核条件，校核条件由类似上述约束条件的不 等式的约束条件等化而来，求解的结果再进行检查。当物体模型表面上的每一个点都与 校核条件吻合，那就可以结束本次求解计算工作，然后转入下一增量步的计算[1]。

2。2   连杆组合模型的建立

本文建立了 4V-105 柴油机的连杆模型，此柴油机是斜切口的连杆1。连杆各个零部 件的尺寸见下表 2-1

表 2-1 4V-105 柴油机连杆基本尺寸

连杆杆身的厚度 22mm

连杆小端孔直径 36mm

连杆大头孔直径 70mm

连杆小头的厚度 29mm

连杆大头的厚度 29mm 连杆大小头孔中心距 210mm

柴油机的初始设计平面图见图 2-2。

图 2-2: 4V-105 型柴油机连杆的平面设计

文中利用 PRO/E 对 4V-105 型柴油机连杆组零部件建立了准确的三维实体模型， 模型包括了：连杆的活塞销、连杆小头、小头衬套、连杆体、连杆大头、大头盖、连杆 连接螺栓以及曲柄销。下图为连杆组组合模型图 2-3。来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-

图 2-3:  4V-105 柴油机连杆组组合模型图

在对连杆组的部件关键尺寸（表 2-1）确定好之后，接着以杆身尺寸 TK1-TK9 作为 设计优化的设计变量，这些尺寸对后期的优化设计很重要，再对大小端、连杆螺栓、活

塞销、小头衬套、曲柄销都建立三维模型。 初步确定连杆的设计变量 TK1-TK9 初始的值如表 2-2。