【毕业学位论文】(Word原稿)柴油机连杆装配工况有限元分析-机械电子工程

南京林业大学 本科毕业设计（论文） 题 目： 柴油机连杆装配工况有限元分析 学 院： 机械电子工程 专 业： 机械电子工程 学 号： 080104205 学生姓名： 戴 麟 指导教师： 周家付 职 称： 讲 师 二 O 一 二 年 五 月 十五 日 I 摘要 连杆是内燃机重要传动零件之一，其可靠性问题长期以来一直是人们在发动机研究和改进过程中关注的问题，用现代设计的方法和手段对连杆进行动态特性研究，已成为连杆设计中的重要环节。 有限元分析是现代工程设计中一种快捷有效地辅助工具。将有限元技术应用于柴油机连杆的结构分析和设计，提出改进意见，使连杆结构能够满足强度和刚度要求，已经成为柴油机设计的重要组成部分。 因此，有限元分析对连杆的结构分析和设计成为柴油机设计的一个重要环节 。 本文以某一个厂的柴油机上的连杆为研究对象，利用三维的软件 建立了连杆的三 维实体模型，通过研究总结和改进了对连杆的计算方法。采用 限元分析方法考虑连杆装配时的过盈预紧力，对连杆装配工况进行分析。 通过对连杆的有限元分析之后，得到连杆的装配工况时的应力和应变云图，并对应力和应变云图进行分析，得出连杆在装配时的应力集中之处，并在此基础上对连杆的设计方法加以改进 1。 关键词 ：有限元分析；连杆 ;柴油机； he is of of to of of a in of of is a of as as a of a in of In we a of a as a of D of we in of in we of of we is we in of it 录 第一章 前 言 . 1 . 1 杆的工作环境 . 1 . 1 . 2 . 2 . 2 . 2 第二章 . 4 . 4 瓦的过盈应力 . 4 . 4 . 4 . 4 . 5 . 5 . 5 . 5 . 5 . 5 第三章 连杆组件三维接触有限元计算 . 7 . 7 . 7 件提供的分析类型 . 7 变问题有限元法的基本原理 . 9 . 12 杆组件有限元模型的建立 . 13 导入连杆的实体模型 . 14 . 14 定义连杆的材料等属性 . 15 . 16 . 17 . 22 . 23 第四章 连杆有限元分析 . 24 杆装配工况的计算 . 24 变分析 . 24 限元分析 . 29 瓦装配工况 . 29 第五章 连杆的优化 . 30 . 30 . 31 第六章 结论 . 37 第七章 展望 . 38 致谢 . 39 参考文献 . 40 1 第一章 前 言 题的研究背景和意义 杆的工作环境 连杆是发动机的一个重要组成部分，工作中经受拉伸，压缩和弯曲等交变载荷的作用。其结构复杂，工作条件恶劣，对连杆组的结构分析和设计是一项很困难的工程。传统设计方法使用的材料力学公式很难计算出这种复杂构件的应力和变形状态，有限元法以其独特的特点，能够对结构形状和受载方式复杂的构件进行分析，被广泛地应用在内燃机工程中。 对连杆进行了三维准静态有限元分析研究 其计算模型是在，静力分析模型的基础上通过考虑其体积而对载荷重新计算和模型处理后得到的。于计算模型与实际结构、工作情况比较接近，计算应力值比较符合实际，基本上能较准确的分析出连杆的受力情况且能实时知道连杆各个节点的受力状况，从而可以分析计算出连杆所能承受的最大载荷及其分布部位 11。 动力工程中的动力机械，由于要完成各自独特的功能，一般都有着比较复杂的结构形状，其中有相当大一部分结构，其所处的工作条件也十分复杂。有限元法的出现，给动力机械的结构分析提供了一种可靠的理论 计算方法。 2有限元分析是一种预测结构的偏移与其它应力影响的过程，由于有限元法的一个独特的优点是可以求解结构形状和边界条件都相当任意的力学问题。因此，有限元法在动力机械中得到了越来越广泛的应用，并取得了实际的效益。 有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学 研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。有限元分析具有模型修改方便，计算速度快的特点，而且能够模拟一些难以用实验模拟的工况，计算结果对力学因素的反应不受到试样材料缺陷和加工质量的影响，因而评估结果更清楚 2。 有限元法是最近三十几年来，随着计算机的发展而迅速发展起来的一种数值计算方 2 法。过去发动机的一些主要零部件如曲轴、连杆、活塞、气缸盖、机体等，由于 结构复杂，使用传统的力学计算方法只能大致反映这些零件的受力状态，随着时代的进步，这些经验公式已经远不能满足计算精度的要求。从七十年代开始，有限元法在发动机结构设计中广泛应用，大大改进了发动机的结构预测性能和设计技术，并且随着大型通用有限元分析软件的发展和广泛应用，给工程结构计算带来了极大的方便，关于连杆的有限元计算也从 最初的平面连续模型发展到如今的复杂三维实体模型。 内外研究现状与发展 统连杆设计方法 早期， 传统设计方法使用的材料力学公式很难计算出这种复杂构件的应力和变形状态 。在设计 过程中不可避免的会造成连杆部分强度不合理的现象，达不到优化设计的目的。 20 世纪 60 年代以来，由于电子计算机的迅速发展，有限元法在工程上获得了广泛的应用。 有限元法以其独特的特点，能够对结构形状和受载方式复杂的构件进行分析，被广泛地应用在内燃机工程中。 代连杆设计方法 他们将柴油机连杆结构简化为一组离散单元的集合体。这些单元通过各自的端点联接起来，用以代替真实的的连杆结构。然后用位移法，根据节点的平衡和连续条件，用虚位移原理建立位移法基本方程，求解得到位移解，最后根据位移求出各个单元内力和应力。后 来，应用有限元法对车架进行结构分析的研究逐渐多起来，运用有限元法对连杆装配工况分析的计算不再局限于静力分析，还开始考虑动态特性分析，利用连杆模态分析结果直接对结构动态特性进行评价、进而优化连杆结构。 现代连杆设计已经发展到包括有限元法、优化和动态设计等在内的计算机分析、预测和模拟阶段 。计算机有限元技术与现代电子测试技术相结合已经成为柴油机连杆研究中十分行之有效的方法 3。 课题的任务 本文主要以连杆为研究对象，研究连杆在装配工况时的应力与应变情况。首先 连杆是发动机的一个重要组成部分 ，连杆 在装配工况过程中主要受到连杆的大端轴瓦与小端衬套的过盈力。本文先在 中建立了连杆的三维实体模型，然后通过有限元分析软件 中已经建立好的连杆的三维实体模型导入到 ，在 先定义连杆的单元属性，材料等属性。然后再在 对连杆的有限元模型进行网格划分，网 3 格划分完了之后，开始建立连杆大端与轴瓦之间的接触对。接触对建立完了之后我们用直接应力法来模拟连杆在装配工况中的过盈预紧力，载荷施加完了之后，通过 件的分析计算，可以得到连杆在装配工况时的应力与应变云 图，通过应力与应变云图来找到最大的应力点与最大的应变点，从而可以对连杆的设计进行一定的改进。 4 第二章 限元分析应用 杆载荷的处理 套、轴瓦的过盈应力 在连杆的装配工况中，连杆的预紧力包括大端衬套和小端轴瓦的过盈预紧力，对于预紧力的模拟处理方法通常有：温升法，等效应力法，等效应变法。其中，通过接触配合，温升法应用最为广泛。 升法 温升法是指在衬套、轴瓦上施加一定的温度，使大端轴瓦和小端衬套受热膨胀，将应力传递给连杆。其中过盈量通过下 式来计算获得： = L /( L t) 其中， 材料的等效热膨胀系数。 L 孔与衬套或轴瓦的过盈量， L 孔的直径， t 温差，。； 接应力法 本文是采用通过在连杆大端与小端的孔的内表面施加均布的分布载荷来模拟柴油机连杆在装配工况时的预紧力。 杆应力和变形静态分析 在 如连杆的强度不够，可能就会出现连杆断裂，这样会引起整机损坏 的重大事故。假如刚度不足，可能会导致大小端孔失圆，从而使得润滑条件恶化，导致轴承会因发热而烧毁，杆身弯曲会引起漏气和窜机油等 4。 对连杆的三维实体有限元分析开始于 90 年代，起初都是将连杆简化为一体，忽略了剖分面的影响。随着技术的进步，连杆的接触分析逐步被研究者应用，通过连杆组件零部件之间的接触将连杆受到的载荷进行传递，考虑连杆装配体的受力。摒弃了以前所用的简化及载荷假设，完全按照连杆实际的连接方式进行接触设定，基本上计入了衬套、轴瓦、的作用，对计算结果与简化的模型进行了对比分析，认为考虑了接触的连杆模型 得到的结果与实际更加接近，但是对接触问题的处理至今仍是一个难点，接触边界状态随变形过程的发展不断变化，事先难以确定，接触面间存在的接触摩擦是典型的非线性问题，随着有 5 限元程序处理接触问题能力越来越强，接触机理的研究越来越深入，接触和接触摩擦的有限元处理技术己经成为工程研究热点之一，也必将为连杆的精确应力应变分析提供技术途径。连杆强度的静态有限元分析己经日趋完善，但是基于日前的技术水平，还无法考虑连杆小端与衬套、连杆大端与轴瓦之间的接触摩擦，这些问题的精确计算还没有得到很好的解决 12 。 杆应力和变 形动态分析 连杆动态响应分析时最近几年发展的重点之一，使连杆的应力与变形分析逐渐向动态响应发展。但是，目前的动态响应大多数还只是停留在模态、谐响应上对连杆三维接触状态下的动态受力分析很少，我们开始将连杆简化为平面的连续体，对其动态应力与变形做了详细研究，但是对于连杆的简化已经不可能反映连杆的实际受力，只是对其状态的一个探讨。动力接触问题的计算理论极其复杂，迄今为止还没有成熟的计算程序，即便是国际上通用的知名大型商用软件也不具备动力接触问题的计算能力。对动态问题的简化途径就是对连杆进行静立接触计算与实 验，是当前条件下比较现实且能够方便实现的计算方法和实验手段 4。 限元分析的一般过程 本文以柴油机连杆为研究对象，做了以下主要工作： 立几何实体模型 在 三维建模软件中建立了关于连杆的三维实体模型。 义材料等属性 将已经建立好的连杆的三维实体模型导入到 件中，然后计入连杆的相关特性，包括连杆的单元属性，材料，泊松比，密度等参数。 格划分 确定好连杆的参数之后，在 开始对连杆进行网格的划分，对于特定研究的部位，可以通过网格划分 设置对该部位进行特定的网格划分，以便能得到比较精确的分析结果。 立接触对 网格划分完之后，开始建立连杆大端大孔内圈和大端轴瓦之间的接触对。 加载荷并分析 6 接触对建立完之后，在 计入衬套、轴瓦的过盈应力，在 通过计算分析得到连杆装配工况的应力和应变云图，并对其进行分析 13。 7 第三章 连杆组件三维接触有限元计算 限元法在柴油机结构分析中的应用及基本原理 限元方法的优点 有限元分析是用 较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的 (较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件 (如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。 有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。 20 世纪 60 年代初首次提出结构力学计算有限元概念 的 克拉夫 （ 授形象地将其描绘为： “有限元法 = +分片函数 ”，即有限元法是 同于求解（往往是困难的）满足整个定义域边界条件的允许函数的 ，有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的 原因之一 10。 一个综合的分析系统，致力于全方位地解决企业产品设计、研制和改进中遇到的问题，在工程机械领域拥有广泛的拥护群，也积累了很多的成功应用经验，在工程机械的产品设计和制造过程中发挥重要的作用。 件提供的分析类型 用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。 序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。 2 结构 动力学分析 结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。 进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。 8 结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。 序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。 序可以分析大型三维柔体运动。当运 动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的 运动特性 ，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。 程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热结构耦合分析能力。 主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节 器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。 体单元能进行流体动力学分析，分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外，还可以使用三维表面效应单元和热流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。 程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播，或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音 响话筒的频率响应，研究音乐大厅的声场强度分布，或预测水对振动船体的阻尼效应。 用于分析二维或三维结构对 流）、 流）或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、 麦克风 等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。可进行四种类型的分析：静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析 。 目前，工程机械生产商使用了多种三维 计软件。 与所有流行 件的双向接口，这样 件和 而且可以将 结果传递给 样使优化结果直接产生为 企业研发来讲非常方便 5。 力、应变问题有限元法的基本原理 有限元是离散理论方法的一种，主要用于有势场的数值求解，现已弹性力学问题的有限元解为例，简要说明有限元法的基本原理。 比如取一个实体元，并定义实体元的 8 个节点分别为 I,J,K,L,M,N,O,P，我们在实体元的某一个节点上取一个微元体，微元体的应力状态可表示为： (2并给这个微元体给与一定的负荷和温度分布，在这种情况下，此弹性体沿着 X,Y,Z 方向的变形可以用 u,v,w 来表示，在小变形的情况下，任一点的应变可表示如下： (2式中， x ， y ， z ， ， 式 （ 2称为几何方程，可用阵列表示为： （ 2 式中 u,v,w 的函数，通过对微元体内变形模式的设定， 可用位移表示， 即： B （ 2 式中 ， 在材料满足各向同性，均匀性，连续性，完全弹性的前提下，应力与应变符合广义胡 10 克定律，即： )(1)(1)(1（ 2 式中， 性模量； 可以将上式 （ 2转换成矩阵形式，就用应变表示应力叫物理方程，即： （ 2 式中， 在式 （ 2中， 4应变分量是 3 个位移变量的函数，说明 6 个应变分量之间存在着变形协调关系，将 （ 2中的位移变量消去之后，即得： 11 222222222222222222222（ 2 我们用最小位能原理对三维实体元的变形、应力状态求解，三维实体元的应变能可表示为： 21 （ 2 将式 （ 2和式 （ 2代入式 （ 2，得： 2121 令 D B ，称 K 为单元刚度矩阵，则有： u 21 （ 2 12 并假设作用于单元体内的外力为 F，则外力对单元体做的功为： e （ 2 此时单元体的总位能为： 由 最小位能原理可得 出，单元在外力作用下应使 最小，即： 0)21( 2 整理上式可得： k （ 2 上式就是有限元方程，在上式方程中 已知的外力， 只与材料本身性和单元形状等等有关的刚度矩阵， e 为未知的单元节点在外力的作用下产生的位移。 在实际的工程当中，将被分析结构对象按照一定规则划分成众多一定形状的单元，每一单元建立如 （ 2这样的方程，使得各个单元之间满足材料连续、变形连续的条件，然后将各个方程联立起来求解，即可获得整个结构的近似的位移场 ，再将位移代入式（ 2中就可以求得各个单元节点处的应变 e ，再将应变代入式 （ 2即可求得单元应力 e ，从而可以分析结构的强度 9。 杆组件三维实体模型的建立 我们是在 中来建立连杆的三维实体模型。 当今最普及的三维统之一。 件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位， 现今主流的 件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。 本文应用该软件建立了连杆的三维模型，如下图 示： 13 图 1）连杆三维实体模型 图 2）连杆三维实体模型 杆组件有限元模型的建立 在有限元分析之前，应该尽量按照 连杆的真实的尺寸和外观来建立有限元的分析模型，但有时分析的模型真实的外观非常得复杂，如果还是按照构件复杂的外观来进行建模的话会是一件很复杂的事情，很难做到，所以在对某些构件进行有限元分析时，如果该构件比较复杂，那么我们可以在不影响计算完整性的前提下对该构件进行适当的简化。所以最终的计算结果只能大体上近似地反映实际情况。换句话说，对构件进行有限元分析后的计算结果会在某种程度上存在着一些误差。在实际情况中，因为模型带来的误差往往要比有限元分析方法本身带来的误差要大得多。所以，对结构的有限元计算的准确性在很大程 14 度 上取决于计算模型的准确性。 首先将已经建立好的连杆三维实体模型导入到 件当中。导入完了之后，在X 中定义所研究连杆的属性包括指定单元类型、实常数 ,材料等。做完之后再对连杆进行网格划分，最后加载分析 导入连杆的实体模型 的 令将已经建立好的连杆的 e 模型导入到 图 示： 图 杆的有限元模型 义连杆的单元属性 用 令，在弹出的对话框中选择 示 图 置连杆单元属性 15 一个高阶 3 维 20 节点固体单元结构， 有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网（例如通过不同的 统建立的模型）。 单元通过 20 个节点来定义，每个节点有 3 个沿着 向平移的自由度。 以具有任意的空间各向异性，单元支持塑性，超弹性，蠕变，应力钢化，大变形和大应变能力。还可以采用混合模式模拟几乎不可压缩弹性材料和完全不可压缩超弹性材料。有 不同的输出选项可以用。 义连杆的材料等属性 ，利用 令，在弹出的对话框中选择 填入 后在密度选项 填写 图 1）及图 2）所示： 图 1）设置连杆单元属性 图 2）设置连杆弹性模量和泊松比 16 连杆进行网格划 分 用 令完成对连杆的有限元网格划分。划分完之后如图 1）及 2）所示： 图 1）连杆的网格划分设置 这一步是决定网格数量和好坏的关键。合理的单元网格划分密度是获得高精度结果的前提， 境中提供了较完善的网格划分控制工具，包括有 能单元尺寸控制 )和 工控制单元密度 )。智能单元尺寸控制首先估算面或体的所有线段上的单元 边长，再对几何实体上具有曲率的部位（如曲线，弧线，曲面）及其附近区域进行网格细化处理。如果划分网格的几何体上已经有人工控制密度的设定，则智能尺寸单元控制将在满足人工控制密度的条件下进行智能尺寸划分。人工控制单元密度就是就是对总体、部分点线面体进行单元密度控制，主要目的是控制主要位置上的单元密度，保证主要位置获得正确的计算结果，控制级别最高 6。 17 图 2）连杆的网格划分 义接触对 完成对连杆的有限元网格划分之后，建立连杆杆身与大端轴瓦之间的接触对，因为连杆大端处的孔跟轴瓦 之间是过盈配合，所以连杆大端处孔的内表面跟轴瓦的外表面之间将构成面面接触对。 建立接触面之后，目标和接触的单元就会跟踪变形阶段的运动，这样构成了一个接触对的目标单元和接触单元通过一个共享的实常数联系起来，接触的区域原则上是可以随意定义的，但是为了能够更有效得进行计算，我们可能会想来定义更小的局部化的接触对，但是条件是必须能够满足描述所需要的所有接触行为。接触的单元被限制为不能穿透目标面，但是目标面可以穿透接触面。在刚体和柔体的接触情况下，接触的面总是柔体面，目标的面总是刚体面。在柔体和柔 体接触的行为的情况下，选择哪一个面作为目标面或者是接触面可能会引起穿透量的不同，进而会影响能否求解或者是否能够得到求解的结果。所以，在 设置接触对应该要尽量遵循以下的原则： （ 1）当凹面平面要与凸面平面接触时，凹面平面应该设置为目标面。 （ 2）当一个面网格划分后，网格相对比较密集，而相比之下，另外一个平面网格划分比较稀疏，那么较稀疏的平面应当设置成目标面，较密集的平面应当设置成为接触面。 （ 3）如果一个平面比另外一个面刚，那么较刚的平面应当设置成目标面，较柔的平面 18 应当设置成为接触 面。 （ 4）当一个高阶单元附属于一个外表面，而低阶单元附属于另外一个平面，那么高阶单元附属的平面应当设置成为接触面，其他的平面应当设置成为目标面。 （ 5）当一个平面很明显相比另外一个平面大很多，那么比较大的平面应当设置成为目标面 7。 在 设置的每一个接触单元都包括了几个关键的选项。一般情况下，接触对设置中默认的接触选项是够用的，但是在某些特殊的情况下，可能还需要来改变某些参数来加快收敛速度或提高计算的精度。以下是一些可以用来控制接触行为的关键选项： （ 1） 自由度（ )）； （ 2） 接触算法（默认是增强的拉格朗日）（ )）； （ 3） 出现超单元时的应力状态（ )）； （ 4） 接触方位点的位置（ )）； （ 5） 刚度矩阵的选择（ )）； （ 6） 时间步长控制（ )）； （ 7） 非对称接触选择（ )）； （ 8） 初始渗透或间隙的影响（ )）； （ 9） 接触刚度修正（ )）； （ 10） 接触表面情况（粗糙等）（ 0)）； 在 ，接触分析有一些良好的研究方案。分析类型包括柔体 接触的实现方式角度看，接触分析又分为点点接触、点面接触、面面接触。在 有专门的接触向导，利用这个向导能够很方便的建立接触对，而且内置的分析系统能够使得一般的接触分析不需要设置接触的相关参数，所以接触分析十分方便建立。在 ，典型的面面接触分析的基本步骤有： （ 1）建立几何模型并且对几何模型进行网格划分； （ 2）识别接触对； （ 3）选定接触面与目标面（定义接触面和目标面）； （ 4）设置单元的关键选项和实常数； （ 5）施加必须的边界条件； （ 6）定义求解选项和载荷步； （ 7）求解接触问题； 19 （ 8）查看结果（应力、应变、接触状态等）。 本文在 利用接触对生成向导来生成本例所需要的接触对。具体的操作步骤如下所示： (1)打开 的接触管理器。选取菜单路： 跳出如下所示的接触管理器，如图 示： 图 触管理器 (2)单击接触管理 器中的工具条上的最左边按钮 ，将弹出“ 话框，如图 示： 图 加接触对对话框 (3)单击上述对话框中的“ 选按钮，指定接触目标表面为面，然后单击“ 选按钮来选择目标面。将弹出“ 话框 ,本文选择连杆大端处孔的内表面，然后单击对话框中的“ 钮将其关闭。这时“ 话框中的“ 钮将被激活，单击“ 钮进行下一步，将弹出选中接触面的对话框。 (4)单击上述对话框中的“ 选按钮，指定接触表面为面，然后单击“ 20 单选按钮，来选择具体的接触面。将弹出“ 话框，本文中选择大端轴瓦的外表面，然后单击对话框中的“ 钮将其关闭。这时“ 话框中的“ 钮将被激活，单击“ 钮进行下一步，对接触对属性进行设置，其对话框如下图 示： 图 置接触对属性 (5)在上述对话框中，单击“ 项框将其选中，使分析中包含初试渗透，然后单击“ D”（材料代号）下拉框中的“ 1”，指定接触材料属性为定义的一号材料，并在“ 摩擦系数）文本框中输入“ 指定摩擦系数为 单击“ 钮，来对接触问题的其他选项进行设置，弹出的对话框如下图 示： 21 图 本设置选项 (6)在上述对话框 中的“ 正则处罚刚度）文本框中输入“ 指定接触刚度的处罚系数为 后单击对话框中的“ 摩擦）标签，打开对摩擦选项设置的选项卡，如下图 示： 图 置摩擦选项 (7)单击上述选项卡中的“ 刚度矩阵）下拉框中的“ 项，将其选中，指定本文的接触刚度为非对称矩阵。其余的设置保持缺省。单击“ 钮关闭对话框，完成对接触选项的设置。 (8)单击“ 话框中所示的“ 钮， 根据前面的设置来创建接触对。然后弹出如图 示的对话框。 图 成接触对的创建 （ 9） 查看上图所示的信息框，单击“ 钮关闭对话框，在 接触管理器的接触对列表框中，将列出刚定义的接触对，其实常数为 3。关闭接触管理器，在图形输出窗口中显示的接触对，如下图 示： 22 图 展后连杆大端与轴瓦接触对的模型 连杆施加约束 完成对连杆的有限元网格划分之后，开始对连杆施加约束。在 成约束的施加如下图 图 加约束 23 连杆施加载荷 本文是采用通过在连杆大端与小端的孔的内表面施加均布的分布载荷来模拟柴油机连杆在装配工况时的预紧力。 完成约束的施加之后，再在 令对连杆进行加载，在大端施加87力，在小端施加 255力，如图 示： 图 加载荷