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有限元分析
Abstract: In this paper to use finite element analysis for structure optimization design of the parts are coupling parts of the connecting rod. Connecting rod always and shaft intermediate irregular section keep contact, connecting rod and shaft are interference fit, making the connecting rod under forces, thus connecting rod occur deformation and structure stress analysis.
有限元法的基本概念
有限元法(Finite Element Method,简称FEM)是一种数值离散化方法,根据变分原理求其数值解。因此适合于求解结构形状及边界条件比较复杂、材料特性不均匀等力学问题能够解决几乎所有工程领域中各种边值问题。
有限元法的基本思想是:在对整体结构进行结构分析和受力分析的基础上,对结构加以简化,利用离散化方法把简化后的边界结构看成是由许多有限大小、彼此只在有限个节点处相连接的有限单元的组合体。然后,从单元分析人手,先建立每个单元的刚度方程,再用计算机对平衡方程组求解,便可得到问题的数值近似解。用有限元法进行结构分析步骤是:结构和受力分析一离散化处理一单元分析一整体分析一引人边界条件求解。
一建立连杆三维有限元模型
建立计算力学模型的第一步是作结构分析和受力分析,合理地确定单元类型
.对大型复杂结构,往往要选用多种单元进行组合模拟。在结构分析时,简化是必需的,但不能因简化而失真,导致计算误差增大。
建模过程:(1)绘制连杆草图截面轮廓。(2)建立连接杆尺寸约束。(3)连接杆拉伸成型。生成如下图工件建模图(1)。
工件建模图(1)
二施加约束条件
工件约束图(2)
有限元软件在几何建模完成以后便进行自动化网格划分,但没有考虑到边界条件和载荷分布情况对离散化过程的影响。自适应网格划分技术,通过吸取专家分析经验,将边界条件与载荷状况作用于网格划分过程,对关键区域的网格进行局部细化,实现动态离散化过程,使有限元模型自适应不同问题的求解策略。
三添加载荷
该工件受的是均布载荷,承受的是侧面所受的力,受力添加如下图。每个面的受力是1000N,均匀的添加在受力面上。选择此项的载荷与每个所选平面正交。受力如下载荷添加图(3)。
载荷添加图(3)
四计算结果及分析
主要对分析结果进行综合归纳,并进行可视化处理。从分析数据中提炼出设计者最关心的结果,检骏和校核产品设计的合理性。
主要包括
(1)对应力和位移排序、求极值,检查应力和位移是否超出规定值.
(2)显示单元、节点的应力分布。
(4)应力、应变和位移的彩色浓淡图或等值线、等位面、剖切面、矢量图显示,绘制应力应变曲线等。
(4)
连接杆静态位移图(4)
连接杆受外力后发生形变,。受力面伸