1。2  国内外研究现状

1。3 本文主要研究内容

（1）根据图纸要求，利用 UG 软件建立连杆的实体模型。简化连杆的小头部分、 轴瓦以及螺栓等，采用大端盖与杆身直接相联接，简化部分

（2）利用 Hypermesh 软件定义材料属性，划分网格,建立连杆的有限元模型，为 导入 ANSYS 软件之中进行计算分析做好准备。

（3）对连杆进行受力分析，准确的了解连杆受到的载荷，连杆主要受到气体作 用力、惯性力、螺栓预紧力的作用。然后对连杆进行定量的计算分析，计算连杆受到 的最大压缩力和最大拉力。并分别计算在最大拉伸工况和最大压缩工况下，连杆大头 和小头分别受到的载荷。

（4）将有限元模型导入到 ANSYS 软件中，对连杆进行具体的静力分析。设置边 界条件，确定了位移边界条件、接触边界条件、载荷边界条件，对连杆有点远模型进 行模拟分析。并且初步校核连杆强度，连杆强度满足需求。

（5）校核连杆强度，先采用比较法初步对连杆进行定性分析，再采用常规方法 计算得出安全系数，最后得出连杆强度满足要求。然后再此基础对分析结果进行优化 分析，具体是减薄连杆的厚度 3mm,然后重新计算载荷，再利用 ANSYS 软件进行计算 分析，得出结论是连杆满足强度要求。

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第二章 有限元方法和软件简介以及连杆有限

元模型的建立

2。1  有限元方法的产生和发展

2。1。1 有限元方法的产生

随着时代的发展，社会的进步，特别是计算机技术的发展，顺应着时代的需求与 现代工业的进步和发展，经常需要设计高质量、高精度，复杂而且使用的机械。因此， 人们必须掌握有效的计算方法，准确而确定的对未来机械和工程结构在工作过程中承 受话的载荷和应力进行分析和优化。而相对于传统而言，传统的一些方法很难满足现 代工业的需求，从而不能对现代机械进行有效的分析。例如，弹性力学的经典理论， 很难求解偏微分方程的边界值，只能求解简单的问题，比如像结构形状的求解，承受 载荷和应力的类型和种类。而对于复杂的问题，比如工程机械形状结构复杂，边界多 变，不规则，厚度突变，材料有裂纹或者缺陷，应力集中等问题，而运用经典弹性理 论则很难解决有时候根本无法解决。因此，对于求解这一类连续问题，不仅是工程师 从工程角度求解，数学家也在数学角度找到了解决方法，他们都得到了一种方法，即 有限元法，类似于微积，也就是把一个很大的物体按照一定的标准，进行切割划分， 划分成许许多多个小的单元格，然后对小的单元格进行受力分析，然后再通过小的单 元对整体进行优化分析，从而得出来对整个机械的受力情况计算分析、校核，这就是 有限元法。论文网

有限元方法的形成始于 1950 年左右，其直接起源于工程师对与相似矩阵的理解 和分析，通过对固体力学分析，运用矩阵结构求解计算方法的发展，从固体受力角度 来看，桁架机构，简支梁结构等标准离散系统[8]，和人为分割的有限个单元后的连续 系统，在结构上十分的相似。

2。1。2 有限元法的发展及展望

一九五六年，在美国举办的航空学会年会上，美国科学家 M。J。Turner,等科学家 在会上提供了一种新的计算方法，即将力学的矩阵位移法进行推广和应用[9]，运用到 求解平面问题的方法中去。对于一个复杂机械结构，他们把它划分为许许多多个三角 形和矩形的单元格，然后再利用单元中的类似的位移函数，然后进而求解单元中的力，再联系节点单元的位移函数，形成单元刚度矩阵，从而解决复杂的求解问题。 而在二十世纪五十年代中期，美国科学家 J。H。Arjyris 在航空工程杂志社发表的一篇文章，引起了广泛的关注，即为能量理论和结构分析这篇文章。 随着时代的发展，二十世纪六十年代，科学家 Clough 第一次在他的文章中提出有限元这个概念。与此同时，数学家们也在为此而不懈努力着，他们通过对微积分方 程的求解和应用，从而得出近似求解为微分积分方程的方法，例如有限差分法，最小 二乘法，变分原理等等，从而进一步推动了有限元方法的发展进步。