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基于ANSYS Workbench发动机连杆有限元分析
颜腾峰;程仙国
【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2016(000)006
【摘要】利用ANSYS Workbench对捷达汽车发动机连杆在工作过程中受的拉力和压力进行有限元分析计算,得到该发动机连杆在受拉和受压时最大主应力、最大切应力以及最危险位置,为汽车连杆设计与优化、强度校核等提供理论依据.
【总页数】3页(P58-60)
【作者】颜腾峰;程仙国
【作者单位】宁波工程学院,浙江宁波315336;宁波工程学院,浙江宁波315336【正文语种】中文
【中图分类】U464
【相关文献】
1.基于ANSYS Workbench的发动机连杆疲劳强度分析 [J], 朱荣福;赵卿峰;王辉
2.基于ADAMS和ANSYS/Workbench的发动机连杆联合仿真 [J], 赵渊;段昌生;张业宏;么跃轩;孙玉坤
3.基于ANSYS WORKBENCH的发动机连杆有限元分析 [J], 杨国旗;虞彪
4.基于ANSYS Workbench的发动机连杆优化设计 [J], 谢一荣;徐滕岗;朱建军
5.基于ANSYS workbench的发动机连杆力学性能及模态分析 [J], 张德虎;刘爽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。
（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。
（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。
（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。
（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。
ANSYSWorkbench杆系（二）在学习有限元理论时提到，我们要在离散区域单元节点上建立平衡方程，而实质就是用节点的位移表示节点上的力。
材料力学里面学过线弹性范围内，位移与力的关系表达为：胡克定律，F=KX。
因此节点上的平衡方程其实质也是胡克定律的表现。
这节学习主要是从有限元角度看看，杆件拉伸状态下，有限元求解有何不同。
有限元求解材料力学里面给出线弹性范围内的胡可定律F=KX，X表示位移，K表示结构刚度。
而我们清楚单杆拉伸时候，其伸长量的一种形式为Δ=FL/EA，将该式进行简单变形F=（EA/L）Δ，即也是用位移表达了力，这是胡克定律另外一种表现形式。
EA/L，表达的相当于刚度系数，一种衡量变形能力的量，Δ可以表达为两个对象之间的改变量，所以这种形式更适合于节点平衡方程的使用，究其本质还是胡克定律。
从一个例子说明杆拉伸计算过程，下面的过程仅仅是简单理解下，并不能作为有限元求解的标准过程。
杆件离散可以依据其几何特征，从连接处断开。
要注意不同的截面，不同的材料应该放在不同的单元里面。
上面的图示，可简单离散为三个节点连接的两个单元。
很明显要包含三个平衡方程的等式：上面几张图片简单的展示了有限元求解杆件拉伸问题的一个基本过程，可以简单理解为材料力学求解的矩阵化。
例子是曾老师书籍上摘取的，感谢老师以及制作电子档的同学，这里引用下。
之所以直接引用而不是自己编辑，一来该编辑过程不是重点，因为它并不符合有限元求解的标准流程。
二来，我们要的是它的结果部分。
重点看下面这张图，此为今天要说明的重点问题，也是以后在零基础学习其他有限元问题需要掌握的基础。
要注意一个重点：能够推导整个流程自然是极好的，但零基础阶段更应该掌握的节点力平衡方程的依据以及刚度矩阵的最终样子。
这副图片是上面最后一幅图的变形模式，仅仅做了一个简单移项和指定。
观察刚度矩阵，可见里面就只有两类元素：要么是0，要么是EA/L。
EA/L是我们材料力学里面胡克定律其中一种形式的刚度，可以理解为刚度系数，整个刚度矩阵由刚度系数与0组成，并且是一个对称矩阵。
基于Workbench的航空发动机连杆有限元分析作者：付贵郭湘川来源：《科技风》2018年第10期摘要：连杆是航空发动机中一个重要的传力零件，由于它承受的是变载荷，容易疲劳损坏，所以对其强度有很高的要求。
本文以某型发动机连杆为研究对象，首先对连杆进行了受力分析，确定了连杆两种极限受力状态。
文章通过Solidworks对连杆进行三维建模，然后再导入Ansys Workbench 有限元分析软件进行分析，得到应力分布云图，找出的危险位置，为连杆强度设计分析提供理论依据。
关键词：航空发动机；Workbench；连杆；应力分析连杆是航空活塞发动机中一个重要的传力零件，它用于连接活塞与曲轴，将活塞的往复直线运动转化成曲轴的旋转运动。
发动机工作时连杆承受混合气体的爆发力、摆动惯性力和往复惯性力的作用，这些受力不仅有大小的变化，而且还有方向的变化[1]。
由于连杆承受了变载荷，连杆就容易产生疲劳断裂。
本文首先对连杆进行了受力分析，找出了连杆所受最大拉力和压力的位置并确定了最大拉伸和压缩两种有限元模型。
利用Solidworks对连杆进行三维建模，再导入Ansys Workbench中进行有限元分析，最终得到应力分布云图，找出的危险位置，为连杆强度设计分析提供理论依据。
1 连杆载荷受力分析连杆的运动机构是一个曲柄滑块机构，活塞直线运动通过连杆带动曲轴的旋转运动，连杆运动简图如图1所示。
图中：l—连杆长度，x—活塞位移，S—活塞行程，a—曲柄转角，β—连杆摆角，r—曲柄半径。
连杆在工作过程中需要承受通过活塞传递的燃气爆发力、往复运动质量的惯性力以及由于自身摆动所产生的惯性力[2]。
燃气爆发力Fg为：Fg=（Pg-Pa）×πd24（1）式中：Pg为气体压力，d为气缸直径。
活塞的往复惯性力为：Fj=mjrw2（cosa+λcos2a）（2）则作用在连杆上的力FL为：FL=（Fg+Fj）/cosβ（3）经过以上分析可知连杆连杆在运动过程中主要受爆发力和惯性力作用，当爆发力和惯性力分别最大的时候会出现两种工况，即最大压缩和拉伸。
Ansys Workbench培训大纲 Ansys有限元分析Ansys Workbench的基础知识，包括基本操作、几何建模方法、网格划分方法、mechanical基础等内容；Ansys Workbench的工程应用，包括线性静态结构分析、模态分析、谐响应分析、随机振动分析、瞬态动力学、显示动力学分析、热分析、线性屈曲分析和结构非线性分析、接触分析及流体动力学分析等相关知识1． Workbench技术Workbench技术特点CAD-CAE协同仿真概述DesignModeler建模功能综述实体模型的建立，板壳、梁模型的建立DM几何修补工具，创建参数化模型，DM与DS的双向整合针对有限元分析的几何建模技巧与特殊要求从CAD导入几何模型2．DesignModeler建模DM 用户界面DM 草图模式DM 3D几何体DM高级3D几何体DM 概念建模DM 参数化模型3．DesignSimulation基本架构和分析流程DS基础DS通用前处理: 几何模型导入, 接触，网格划分，命名选择，坐标系DS高质量的有限元网格划分技术和使用技巧DS结构静力线性分析的基本流程和使用技巧DS各种工程载荷和边界条件的处理方法DesignSimulation的非线性概述材料、几何、接触非线性的基本过程与应用技巧4．DesignSimulation基本架构和分析流程DS结果后处理：查看，显示，输入结果，结果组合DS如何提高有限元分析的精度DS与CAD软件的交互性及参数传递DS通过参数管理器和多工况多方案的优化方法快速完成分析5．DesignSimulation的工程分析类型疲劳分析动力学分析：瞬态等分析基本过程与技巧DesignSimulation稳态热分析：热分析基础，基本的热传递分析，热分析模式，实例分析:建模，求解及后处理DesignSimulation瞬态热分析：时间与载荷步，子步及平衡迭代，收敛准则，初始温度，阶跃及渐变载荷输出控制，查看瞬态分析结果，耦合场分析：热应力分析有限元基本概念把一个原来是连续的物体划分为有限个单元，这些单元通过有限个节点相互连接，承受与实际载荷等效的节点载荷，并根据力的平衡条件进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合成能够整体进行综合求解。
ANSYS经典界⾯的有限元模型导⼊Workbench，并进⾏其他分
析
将Ansys经典模式中的模型导⼊到Ansys Workbench | 坐倚北风
1.ANSYS画好⽹格
Main Menu - Preprocessor - Archive Model - Write，输出cdb⽂件
2. Woerbench
1. 进⼊Ansys Workbench，在ToolBox中双击Finite Element Modeler将其加⼊到⼯程
2. 在Model上右击，选择Add Input Mesh，将⽣成的.CDB⽂件导⼊
3. 双击Model进⼊Ansys Workbench⼏何模型编辑界⾯，可以在左侧看到所导⼊的有限元模型的详细信息
4. 在Geometry Synthesis下的Skin Detection Tool上右击，选择Create skin components。
5. 当⽣成完模型的表⾯曲⾯后，在Geometry Synthesis上右击，选择Insert - Initial Geometry，即可⽣成有限元模型
6. 在Model上右击，选择Updata，更新⼏何模型（有对号则更新成功）
3.模态分析
1.在Analysis Systems中将modal加⼊到⼯程
2.左键按住Finite Element Modeler的Model,拖到Modal模块的Model
3.双击Modal模块的model，进⼊分析。
ansys workbench 2022有限元分析入门与提高ANSYSWorkbench2022是一款很受欢迎的有限元分析软件，它能够帮助工程师快速解决各种类型的结构力学问题和复杂材料性质的分析问题。
本文将针对有限元分析的基础知识介绍ANSYS Workbench 2022，并以实际的例子探讨ANSYS Workbench 2022如何帮助工程师解决结构有限元分析中的问题。
1. ANSYS Workbench 2022有限元分析：软件简介ANSYS Workbench 2022是一款建立在ANSYS有限元解决器之上的强大的软件工具，可以帮助工程师解决许多结构力学问题和复杂材料性质的问题，比如振动和强度分析。
有限元分析是一种分析技术，它可以帮助研究工程师计算并分析各种不同类型的材料在不同环境下的行为。
ANSYS Workbench 2022包含了大量的有限元分析功能，使工程师能够对实际的物理系统进行有效的分析。
2. ANSYS Workbench 2022有限元分析：功能概述ANSYS Workbench 2022能够结合了有限元分析的众多功能，此外还提供了高度的可扩展性和易用性，使用户能够快速解决各种复杂的结构力学问题，具体功能如下：（1）多种结构力学分析：ANSYS Workbench 2022提供了多种不同类型的结构力学分析，比如强度分析、温度分析、振动分析、时域分析等，可以帮助研究工程师精确的计算物体的特性。
（2）网格划分：ANSYS Workbench 2022可以帮助研究者快速地对实际物体进行网格划分，并以其为基础进行数值模拟计算。
（3）对结果进行可视化：ANSYS Workbench 2022可以帮助研究者清楚地看到模拟结果，以便客观地理解结果。
3. ANSYS Workbench 2022有限元分析：实际案例下面以空气盒子为实际例子，介绍如何利用ANSYS Workbench 2022使用有限元分析来解决实际模型的问题。
ANSYS WORKBENCH 11.0建模实例——连杆建模一、打开ANSYS WORKBENCH 11.0的方法。
步骤：开始→所有程序→ANSYS11.0→Ansys Workbench(如图一所示)图一启动Ansys Workbench二、启始页的设置。
图二启动Ansys Workbench的界面第一排的按钮是分别新建一个Ansys Workbench的工程、建模（DM）、模拟（DS）、网格划分（Mesh）、AUTODYN。
下部分就是打开已有的文件，通过下拉表单可以打开不同类型的文件图三OPEN的下拉表单今天我们是讲Ansys Workbench11.0的建模实例，点图二中的①”geometry”，进入建模界面。
三、设置单位。
图四设置单位这个实例都是以毫米单位，所以在单选按钮中选中“Millimeter”。
四、进入草图界面，绘制模型草图。
步骤一：选中XYPlane。
步骤二：切换到XYPlane正视面。
步骤三：进入绘图环境，选择绘制长方形的工具。
步骤四：绘制草图。
图五绘制的草图步骤五：修改尺寸，进入“demensions”。
修改后的尺寸数据如图所示：五、生成实体。
步骤一：返回到Modeling界面。
步骤二：选中XYPlane下的sketch1，选中后图形视窗的草图线变成黄色。
步骤三：选中“extrude”拉伸按钮。
步骤四：设置拉伸的参数，其他的不变，只修改”Depth”这一项，修改为“10”，也是就是说杆拉伸的厚度为“10”。
步骤五：生成实体，点击“generate”按钮。
步骤六：观查连杆。
在特征树上可以看到多了一个extrude2和solid。
图六连杆实体六、创建连杆中间的孔。
步骤一：创建一个新的平面。
①、选中连杆的一个面作为新建平面的基准，面选中后，被选中的面就会变为深绿色。
②、以选中的面作为基准面新建一个平面。
③、生成平面。
点击“Generate”生成一个新的平面。
④、切换到新建平面的正视图。
