CAE实用软件实训结业论文 10604020819 穆俊超 106040208班 机械设计方向 此例是发动机活塞的有限元分析，其目的是检验该活塞的结构强度。活塞顶部受 到向下的均布载荷为10MPa，材料弹性模量 E = 2.1× 1011 p a ，泊松比 ? = 0.3 。 题目分析；对活塞的中间两个通孔进行限制，并且是完全限制，六个方向的约束 全部施加上去，并且是在两个位置 Solid 1.3 1.8，都施加限制，而在顶部只设置 五个方向的约束，竖直向下的约束不加限制，这样才可以施加均布载荷，网格类 型为 Type→Solid， 1．新建一个数据库文件， 【File】 ．新建一个数据库文件， 【 】 1） 选择菜单 【File】 →New， 文件名→输入文件名 mjc, 单击 。 Analysis Code→MSC.Nastran，Analysis Type→Structural，单击 。 2．导入 CAD 几何模型 ． 选择菜单【File】→Import，Object→Model, Source→Parasolid xmt， 选择 piston.x_t，单击 ，单击 。 3．划分有限元网格， ．划分有限元网格， 划分网格：Action→Create，Object→Mesh，Type→Solid， Elem Shape→Tet， Mesher → Tetmesh ， Topology → Tet10 ， Input List → Solid 1 ， 选 中 Automatic Calculation，单击 。 4．施加边界条件， ．施加边界条件， 1） 施加固定约束： Action→Create， Object→Displacement， Type→Nodal， New Set Name→mjc1，单击 ，Translations<T1 T2 T3>→<0 0 ，单击 0 >，Rotations<R1 R2 R3>→<0 0 0>，单击 ， 选中 Geometry， Select Geometry Entities→Solid 1.3 1.8， 单击 ，单击 ，单击 。 2）施加均布载荷：Action→Create，Object→Pressure，Type→Element Uniform， New Set Na→mjc2， Target Element Type t→3D， 单击 , Pressure→1.0e7， 单击 ， 单击 ， 选中 Geometry， Select Solid Faces→Solid 1.32，单击 ，单击 ，单击 。 5．定义材料属性， ．定义材料属性， 定义材料：Action→Create，Object→Isotropic，Method→Manual Input，Material Name→steel， 单击 ， Constitutive Model→Linear Elastic， Elastic Modulus→2.1e11， Poisson Ratio→0.3， 单击 ， 单击 。 6．定义单元属性， ．定义单元属性， 1）定义单元属性：Action→Create，Object→3D，Type→Solid，Pry Set Name→ mjc3， Option(s) →Homogeneous、 Standard Formulation， 单击 ， Material Name→Steel （在 Material Property Sets 中选择） 单击 ， ， Select ，单击 。 Members→Solid 1，单击 7．进行分析， ．进行分析， 1）进行分析：Action→Analyze，Object→Entire Model，Method→Analysis Deck， Job Name→mjc，单击 ，Solution Type→LINEAR STATIC，单击 ， apply。 打开 NASTRAN， 选择 mjc1.bdf， 单击 。 此时， Patran 会将模型提交 Nastran 运算，会弹出一个 DOS 形式的窗口，显示 Nastran 的运行 情况，运算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。 2） 读入分析结果： Action→Access Results， Object→Attach XDB， Method→Result Entities，Select Result File，文件名→mjc1.xdb，单击 ，单击 。 这样才可以进行后处理。 这一步骤， 是将 Nastran 的分析结果读入到 Patran 中来， 8．后处理， ．后处理， 1）显示应力云纹图：Action→Create，Object→Quick Plot，Select Result Cases→ Default,A1: Static Subcase，Select Fringe Result→Stress Tensor，Quantity→von 。此时，活塞模型的 von Mises 弯曲应力云纹图就显示出 Mises，单击 来，如图 1-6 所示。 图 1-6 2）显示位移变形图：Action→Create，Object→Quick Plot，Select Result Cases→ Default,A1: Static Subcase ， Select Deformation Result → Displacements Translational，Quantity→Magnitude，单击 。此时，活塞模型的位移变 形图就显示出来，如图 1-7 所
有限元分析项目实例首先需要配备相关的分析程序，例如abaqus、ansys、fortran、matlab等，有了这些以后再去找一些项目或者算例中的模型，这样你就有了核心材料，再写个报告。呵呵。模型可以到simwe仿真论坛中去找。有限元分析有好多类型的，比如有一般的接触分析、静力分析、模态、热传导等，还有一些相对复杂的例如弹塑性动力、后屈曲、穿透、材料成型、有限元疲劳等。
研究生毕业论文提纲模板
导语：掌握全篇论文的基本骨架，使论文的结构完整统一；就能分清层次，明确重点，周密地谋篇布局，使总论点和分论点有机地统一起来；也就能够按照各部分的要求安排、组织、利用资料，决定取舍，最大限度地发挥资料的作用。下面我整理了研究生毕业论文提纲模板，欢迎参考借鉴！
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状分析
1.3 课题来源及选题意义
1.4 本文主要内容及章节安排
第2章 伸缩臂参数化建模
2.1 伸缩臂的结构特点
2.2 伸缩臂三维实体建模
第3章 伸缩臂、转臂的强度校核
3.1 工况一伸缩臂伸出4节
3.1.1 验算第四伸缩臂危险截面强度
3.1.2 验算第三伸缩臂危险截面强度
3.1.3 验算第二伸缩臂危险截面强度
3.1.4 验算第一伸缩臂危险截面强度
3.1.5 验算基本臂危险截面强度
3.1.6 验算转臂的强度
3.2 工况二伸缩臂伸出3节
3.2.1 验算第三伸缩臂危险截面强度
3.2.2 验算第二伸缩臂危险截面强度
3.2.3 验算第一伸缩臂危险截面强度
3.2.4 验算基本臂危险截面强度
3.2.5 验算转臂强度
3.3 工况三伸缩臂伸出2节
3.3.1 验算第二伸缩臂危险截面的强度
3.3.2 验算第一伸缩臂危险截面强度
3.3.3 验算基本臂危险截面强度
3.3.4 验算转臂强度
3.4 工况四伸缩臂伸出1节
3.4.1 验算危险截面D的强度
3.4.2 验算基本臂危险截面强度
3.4.3 验算转臂强度
3.5 工况五伸缩臂全部缩回
3.5.1 验算基本臂强度
3.5.2 验算转臂强度
第4章 伸缩臂、转臂的静力学分析与实验
4.1 各工况下伸缩臂的强度和刚度分析
4.1.1 工况1（伸缩臂全部伸出）分析
4.1.2 工况2（伸出三节伸缩臂）分析
4.1.3 工况3（伸出两节伸缩臂）分析
4.1.4 工况4（伸出一节伸缩臂）分析
4.1.5 工况5（伸缩臂全缩回）分析
4.2 各工况下转臂的强度和刚度分析
4.2.1 转臂简化图形
4.2.2 材料定义和边界条件设置
4.2.3 网格划分和单元选取
4.2.4 计算结果分析
4.3 伸缩臂的静力学实验
4.3.1 静力学实验的目的'
4.3.2 试验方案
4.3.3 试验数据的记录与处理
4.3.4 试验数据与有限元仿真模型的对比分析
第5章 伸缩臂疲劳寿命评估与动态性能分析
5.1 评估分析的目的和意义
5.2 伸缩臂疲劳寿命的评估
5.2.1 疲劳寿命评估的基本方法
5.2.2 伸缩臂的疲劳载荷谱
5.2.3 伸缩臂材料的疲劳特性
5.2.4 伸缩臂疲劳寿命的估算结果
5.3 伸缩臂结构的有限元模态分析
5.3.1 模态分析的目的
5.3.2 模态分析的基本原理和方法
5.3.3 伸缩臂结构的模态分析结果
第6章 结论
本文结论
本文采用三维设计软件对SQ200ZB4起重机伸缩臂结构进行了参数化建模，并运用ANSYS有限元分析软件，完成了对起重机伸缩臂动静态力学性能的分析计算和疲劳寿命值的估测，现将全文的工作总结如下：
（1）起重机整机中单独提取伸缩臂结构，在参数化设计原则的指导下，利用PRO/E软件绘制了伸缩臂的三维实体模型。
（2）采用经验公式，对伸缩臂各工况危险截面的应力值进行计算和校核，以验证SQ200ZB4随车起重机伸缩臂结构设计的安全性。
（3）基于接触算法，将伸缩臂三维实体模型导入ANSYS Workbench有限元分析与仿真软件里，根据实际工作要求加载约束类型和工作载荷，生成伸缩臂各工况的应力应变分布云图，并将有限元静力学分析的结果与实测数据进行了比对分析，验证了有限元力学模型的合理性。
（4）借助动力学分析软件MSC.Adams对起重机各工况的使用情况进行分析，生成伸缩臂的疲劳载荷谱，并修正了其平均应力等寿命曲线。基于名义应力法和线性累计算法的基本原理，利用伸缩臂的有限元力学模型对其疲劳寿命进行了估测。对编制SQ200ZB4随车起重机的使用、维护、保养等工艺文件提供参考。
（5）根据动力学模态分析的相关算法，运用有限元分析软件，提取伸缩臂前四阶模态的固有频率和振型进行分析，能够为伸缩臂结构的优化改进提供科学的指导，以提高其工作的稳定性。
本文应用ANSYS有限元分析软件对SQ200ZB4随车起重机伸缩臂结构的动静态力学特性和疲劳失效规律进行了一定的研究，对起重机类产品数字样机的建立提供理论指导，大大缩短了产品研发周期。然而，在设计过程中仍然存在一些问题，例如针对大变形和各臂之间接触摩擦问题，不能采用线性有限元法进行分析，随之引发诸如解的稳定性、收敛性及收敛率的问题，还有待进一步的深入研究。
