我的开题报告表

南京工程学院本科毕业设计（论文）开题报告题目：汽油机曲轴有限元分析专业：车辆工程（汽车技术）班级：汽车技术学号：学生姓名：指导教师：2014年3月说明1．根据南京工程学院《毕业设计(论文)工作管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5．开题报告检查原则上在第2～4周完成，各院系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名学号专业车辆工程（汽车技术）指导教师职称讲师所在院系汽车与轨道交通学院课题来源自拟课题课题性质工程技术研究课题名称汽油机曲轴有限元分析毕业设计的内容和意义

采用SolidWorks和ANSYS软件对汽油机曲轴进行建模和有限元分析毕业设计的具体内容：1.对曲轴进行三维建模2.掌握基于ANSYS软件的有限元的分析方法3.对曲轴进行有限元受力分析本课题对有限元的分析及其应用进行了研究，如今有限元法成为一种应用广泛并且实用高效的数值分析方法。研究意义如下：1有限元法不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，解决了很多实际问题难以得到准确解的问题。2有限元法近似性仅限于相对小的子区域中，且不考虑整个定义域的复杂边界条件，克服了其他近似方法的弊端。3有限元软件是分析各种结构问题的强有力的工具，能为曲轴的设计和改进提供理论依据。4有限元法在曲轴静力分析，强度分析，模态分析等方面做出重要贡献，方便了相关行业的计算过程，简化了操作。文献综述1有限元法的基本简介有限元法是随着的电子计算机的发展而逐步发展起来的一种弹性力学问题的数值求解方法，它起源于固体力学，应用于飞机结构的静，动态特性分析中，用以求解结构的变形，应力等。由于这种方法有效可靠，有限元法的分析对象开始从线性问题扩展到非线性问题，从弹性材料扩展到塑型，粘弹性和复合材料，从连续体扩展到非连续体，应用也逐步扩展到流体力学、热传导、电磁学、声学、生物力学等不同领域。其基本思想是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的单元。应用特点如下：对于复杂几何构型的适应性，对于各种物理问题的可能应用性，建立于严格理论基础上的可靠性，适合计算机的高效性[1]。2有限元法的发展历程有限元发展经历了提出、发展和完善这三个阶段。第一阶段：1943年，Courant[2]发表的《平衡和振动问题的变分解法》开始涉及有限元的概念，标志着有限元法的诞生。第二阶段：1944年至1960年，有限元进入发展阶段。1956年，M.J.Turner等人在分析飞机机翼主梁结构时,提出了平面三角形单元的概念，并导出了其单元刚度矩阵,发展成矩阵位移法[2]。1960年，Clough的平面弹性论文中第一次用“有限元法”这个名称，使人们更清楚地认识到有限元法的特性和功能。第三阶段：1961年至二十世纪九十年代是有限元法的完善阶段。冯康在1965年发表了《基于变分原理的差分格式》，这篇论文是国际学术界承认我国独立发展有限元方法的主要依据。70年代以来，随着计算机的发展，有限元理论和应用研究也随之活跃起来。3曲轴的发展随着发动机的不断发展和完善，作为其关键零件的曲轴，其选材、加工工艺也需要不断改进和发展。首先，曲轴在运转中承受冲击载荷和惯性力，传递动力，其上各部分易产生弯曲、扭转、剪切、拉压等交变应力[3]。所以要求曲轴材料具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。在二战之前，国外都是采用合金钢锻造曲轴，到了二十世纪五十年代才开始使用球墨铸铁，球墨铸铁具有耐磨性好，成本低廉等特点。随着科技的发展，一些新型材料如等温淬火球铁和非调制钢等被大量生产并且使用，各项性能指标越来越好。其次，曲轴加工的好坏直接影响发动机的性能。于是各国对曲轴的加工工艺都非常重视，传统的多刀车削和手工磨削工艺存在效率低，加工精度低等问题。到了二十世纪八十年代后期，国外曲轴复合加工技术就慢慢发展起来。该技术弥补了传统工艺的不足。进入二十一世纪以来，我国高速、高精、高效的复合加工技术及装备在汽车曲轴制造业中得到了迅速的应用，生产效率得到了很大提高[4]。4有限元法和传统方法在曲轴研究中的比较曲轴是发动机中最重要，承载最复杂的运动件之一，对曲轴的各方面分析，如应力分析、强度分析、模态分析[5]等一直受到研究者的重视。就拿曲轴强度分析来说，早期曲轴强度研究方法主要是简支梁法，该方法就是把曲轴分成若干个曲拐，每一个曲拐都可以看作是一简支梁。随后又出现了连续梁法，把曲轴简化成多支承的静不定连续梁来进行求解。在曲轴中，轴颈与曲柄的过渡圆角处常存在着严重的应力集中现象[6]。传统方法一般是通过试验方法研究来确定应力集中系数，提出的应力集中系数计算公式都是经验计算式，使用时必须注意其适用的参数范围，试验条件以及应用场合，否则可能有很大误差。除此之外，它们没有考虑到过渡圆角处三维形状的影响，因此不能用于精确计算。有限元法的应用，为准确计算应用集中系数提供了可能。经研究表明，具有相同载荷和边界条件的二维和三维分析所得的应力集中系数值相近，为节省时间，可利用曲轴平面模型获得系数。有限元法在一定程度上克服了传统方法具有一定的不确定性的弊端，为曲轴研究的精确性提供了保障。5有限元软件在曲轴中的应用马迅等人[7]在曲轴的结构分析和优化中曾提到随着内燃机的发展与强化，曲轴的工作条件愈加苛刻。所以很有必要对曲轴各部件进行改进和完善，而有限元软件就是分析各种结构问题的强有力的工具，可方便地对曲轴进行分析,并且为曲轴的设计和改进提供理论依据。在曲轴研究中常用到的两种有限元软件：ANSYS、ABAQUS。ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件[8]。目前ANSYS在国内应用最广，客户成熟度最高，尤其是在高校科研领域。[9]ANSYS软件在曲轴研究中常用于应力分析，并且该软件有很强的接触分析能力，常通过对曲轴进行网络划分和边界条件的施加，来分析其静应力分布情况，并在此基础上完成曲轴疲劳强度计算。也可通过该软件对曲轴进行模态分析，曲轴的模态频率能够用来预测发动机各部件之间的动态干扰的可能性[10]。这样为曲轴的设计，改进提供了必要的参考。在对BN492曲轴有限元研究中[11]，在三维建模后就是使用ANSYS软件对曲轴单拐模型进行应力和位移的静力分析，然后找出危险点所在，计算弯曲疲劳强度系数，固有频率及振形的。由此可见，该软件在曲轴研究及其发动机设计中有着重要的指导意义。ABAQUS软件一套先进的通用有限元系统，属于高端CAE软件，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。ABAQUS软件多用于曲轴的强度分析中，就曲轴疲劳强度分析来说，常利用ABAQUS软件建立一个包含曲轴的动力学系统，再通过采用不同的加载方法模拟曲轴的实际工作状态，将获得的有限元计算结果与曲轴疲劳弯曲试验数据进行比较分析，从而对曲轴设计进行改进。由于曲轴的边界条件比较复杂，所以必须考虑接触与非线性问题，普通通用软件没有这方面的功能，ABAQUS很好的为我们解决了这一非线性问题，使得计算结果更为准确。相比之下，两种软件各有优势，ANSYS软件在线性分析的用户中享有很好的声誉，ABAQUS软件在复杂和深入的非线性的用户中享有良好声誉[12]，价格方面也相差不大。6总结分析近年来随着计算机技术的普及和科学的发展，有限元方法已经越来越完善。有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径[13]。它凭着费用低、缩短产品开发时间、设计可靠以及能预先发现潜在问题等优点在各领域被广泛应用，已经使设计水平有了质的飞跃。纵观如今CAE软件的发展，不难看出有限元软件的一个发展趋势就是与CAD软件的无缝集成以及更为强大的网络处理能力，分析对象也从线性问题慢慢发展到非线性问题。相信在不久的将来，有限元技术将更全面，更能满足用户不断增长的需求。参考文献[1]鲁建霞,苟惠芳.有限元法的基本思想与发展过程[J].机械管理开发,2009,24(2):74-75[2]张永刚.有限元法发展及其应用[J].科技情报开发与经济,2007，17(11):178-179[3]李海国,陆俊峰.发动机曲轴材料及其发展[J].汽车工艺与材料,2012(9):46-47[4]王晓兰.我国发动机曲轴制造的发展趋势[J].内江科技,2007（8）[5]MasoudMohammadi,MohammadRanjbarkohan,MohammadRezaAsadi.ORIGINALARTICLESModalAnalysisofCrankshaftofSamandEngine[J].JournalofAppliedSciencesResearch,2012,8(7):3304-3307[6]AbdolHamidHoseini,MansourRasekh,MohammadRanjbarkohan,etal.AnalysisofStressintheNissanZ-24MouldingCrankshaft[J].AustralianJournalofBasicandAppliedSciences,2011,5(12):798-803[7]马迅,周坤,饶群章,等．基于有限元法的曲轴结构分析及优[J].汽车工业学院学报，2005,19(3)：9-13．[8]宁连旺.ANSYS有限元分析理论与发展[J].山西科技,2008（4）:65-68[9]陈海燕.常用有限元分析软件对比与研究[J].知识经济，2009（08）：114-116[10]马讯，左远化.曲轴的疲劳和模态分析[J],汽车研究与开发，2003（5）：23-36[11]邓召文,陈涛.基于ANSYS的BN492发动机曲轴有限元分析[J].农业装备与车辆工程,2010(8）:29－33．[12]高欣,潘文.ABAQUS在有限元分析中的应用[J].云南建筑，2008(1):62-66[13]刘英魁.有限元分析的发展趋势[J].中国新技术新产品,2009(6):157研究内容1.通过对492汽油发动机曲轴实体的测量，利用SolidWorks和ANSYS软件对汽油机曲轴进行建模和有限元分析2.熟悉基于ANSYS软件的有限元分析方法，了解对曲轴有限元模型进行网格划分、条件加载和结果求解，以及后处理等过程。3.对整体曲轴进行了静力学分析,得出最大应力值,从而进行了疲劳强度校核。研究计划第1-3周，布置任务，熟悉课题、查阅文献资料，翻译外文资料，撰写开题报告。第4-5周，熟悉三维建模软件和ANSYS软件。第6周，提出模型建立方案。第7-9周，确定曲轴结构参数，建立曲轴三维模型。第10周，曲轴网格划分。第11-13周，曲轴有限元分析。第14-15周，撰写毕业设计说明书，中英文摘要。第16周，毕业答辩。特色与创新本论文特色与创新如下：1有限元法适用性强，应用范围广，并且采用矩阵形式表达，便于编制计算机软件，可以使求解问题