6.3网格划分与材料设置
    本文采用几何模型网格划分法创建有限元模型。首先进行定义单元类型、单元常数、材料属性表等准备工作。
    （1）前处理器preprocess-structurel-ok o
    （2）定义单元类型：element-add-solid-Telonode。  ANSYS单元库提供了近200多种单元类型，从普通的线单元、面单元、块单元到特殊的接触单元、间隙单元和表面效应单元等。根据计算精度、生成网格、模拟边界条件等多方面进行恰当选择。对连杆实体模型采用10节点的四面体单元类型进行网格划分，根据需要自定义全局单元尺寸大小，选择实体精度为1870
    （3）定义材料属性：material prop-material models-structural-elastic-Istropic。本文模型发动机曲轴的材料是球墨铸铁，该材料的性能如表所示，参考温度设为290 K。

    （4）网格化分：利用网络划分工具（Mesh Tool），对曲轴模型进行网格划分，定义精度：meshing-meshtool-smart size选择精度为3级，由于精度越高运算速度越慢，且高精度没必要，所以选择3级。划分网格如图4所示。划分的网格数66 331个，单元数42820个。

    （5）定义载荷：由曲柄连杆运动规律和工作特性了解，交变拉、压应力和弯曲应力是连杆轴颈在工作时承受的主要作用力，因此，常在连杆轴颈杆身中段、主轴颈和曲柄的过渡区、曲柄和连杆轴颈的过渡区发生疲劳断裂，如图5，作用于轴颈的作用力按表面力来计算：

    ① solution-defineload-apply-displacement一选择面约束，选择主轴颈的径向约束。e pressure一选择连杆轴颈上端为受力面，在缸内的气体压力、往复和旋转质量惯性力的作用下，根据已给定的发动机参数，求得此发动机连杆轴颈载荷的最大值，及随后曲轴再转过0°,90°,180°,360°时连杆轴颈载荷的数值，分别为99 129 N,38 122 N,49 452 N,17 066 N。简化受力面位180°连杆轴颈平面，面积为2243 mm2，所以当第一缸做功时各个曲拐的受力分别为44 N,16 N, 22 N,7N。③solve-currentLS-ok。
    （6）查看结果：general result可用动画演示计算结果，曲轴瞬态位移，最大位移量DMX为0.01484（相对值），如图6。得出各个方向的应力云图，如图7所示。总的应力云图中最大应力为230 MPa，发生在曲轴第一缸连杆轴颈与曲柄过度圆角处，X轴的应力解SX,如图8所示，在X方向应力的极大值SMX为189.2561,极小值SMN为-248. 52, Y轴的应力解SY，如图9所示，在Y方向应力的极大值SMX为80.37，极小值SMN为-69. 08。  Z轴的应力解SZ，如图10所示，在Z方向应力的极大值SMX为80.95，极小值SMN为-88.9。









    7 结果分析
    经过对曲轴的有限元分析得到如下结论：连杆轴颈下侧与主轴颈上侧过渡圆角处是该曲轴主要受力区域，该曲轴受到的最大应力为230 MPa，球墨铸铁材料QT900 - 2，极限强度、对称循环弯曲疲劳极限、对称循环扭转疲劳极限计算结果小于许用值，则该设计强度能达到要求；对有限元分析结果有较大影响的因素有网格的划分及单元选择；证实了传统的仅以简单的缩轴颈距离而降低曲轴应力的做法是不成立的。因此，得出结论：有限元分析法使人们对零部件关键参数的理解和设计更进一步，从而使设计周期更短，费用更低，质量更高。
 

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