我的開題報告表

南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目：汽油機曲軸有限元分析專業(yè)：車輛工程（汽車技術）班級：汽車技術學號：學生姓名：指導教師：2014年3月說明1．根據(jù)南京工程學院《畢業(yè)設計(論文)工作管理規(guī)定》，學生必須撰寫《畢業(yè)設計（論文）開題報告》，由指導教師簽署意見、教研室審查，系教學主任批準后實施。2．開題報告是畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學生應當在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。3．畢業(yè)設計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。4．本報告中，由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應不少于2000字，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。5．開題報告檢查原則上在第2～4周完成，各院系完成畢業(yè)設計開題檢查后，應寫一份開題情況總結報告。本科畢業(yè)設計(論文)開題報告學生姓名學號專業(yè)車輛工程（汽車技術）指導教師職稱講師所在院系汽車與軌道交通學院課題來源自擬課題課題性質(zhì)工程技術研究課題名稱汽油機曲軸有限元分析畢業(yè)設計的內(nèi)容和意義

采用SolidWorks和ANSYS軟件對汽油機曲軸進行建模和有限元分析畢業(yè)設計的具體內(nèi)容：1.對曲軸進行三維建模2.掌握基于ANSYS軟件的有限元的分析方法3.對曲軸進行有限元受力分析本課題對有限元的分析及其應用進行了研究，如今有限元法成為一種應用廣泛并且實用高效的數(shù)值分析方法。研究意義如下：1有限元法不僅計算精度高，而且能適應各種復雜形狀，解決了很多實際問題難以得到準確解的問題。2有限元法近似性僅限于相對小的子區(qū)域中，且不考慮整個定義域的復雜邊界條件，克服了其他近似方法的弊端。3有限元軟件是分析各種結構問題的強有力的工具，能為曲軸的設計和改進提供理論依據(jù)。4有限元法在曲軸靜力分析，強度分析，模態(tài)分析等方面做出重要貢獻，方便了相關行業(yè)的計算過程，簡化了操作。文獻綜述1有限元法的基本簡介有限元法是隨著的電子計算機的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的一種彈性力學問題的數(shù)值求解方法，它起源于固體力學，應用于飛機結構的靜，動態(tài)特性分析中，用以求解結構的變形，應力等。由于這種方法有效可靠，有限元法的分析對象開始從線性問題擴展到非線性問題，從彈性材料擴展到塑型，粘彈性和復合材料，從連續(xù)體擴展到非連續(xù)體，應用也逐步擴展到流體力學、熱傳導、電磁學、聲學、生物力學等不同領域。其基本思想是將結構離散化，用有限個容易分析的單元來表示復雜的單元。應用特點如下：對于復雜幾何構型的適應性，對于各種物理問題的可能應用性，建立于嚴格理論基礎上的可靠性，適合計算機的高效性[1]。2有限元法的發(fā)展歷程有限元發(fā)展經(jīng)歷了提出、發(fā)展和完善這三個階段。第一階段：1943年，Courant[2]發(fā)表的《平衡和振動問題的變分解法》開始涉及有限元的概念，標志著有限元法的誕生。第二階段：1944年至1960年，有限元進入發(fā)展階段。1956年，M.J.Turner等人在分析飛機機翼主梁結構時,提出了平面三角形單元的概念，并導出了其單元剛度矩陣,發(fā)展成矩陣位移法[2]。1960年，Clough的平面彈性論文中第一次用“有限元法”這個名稱，使人們更清楚地認識到有限元法的特性和功能。第三階段：1961年至二十世紀九十年代是有限元法的完善階段。馮康在1965年發(fā)表了《基于變分原理的差分格式》，這篇論文是國際學術界承認我國獨立發(fā)展有限元方法的主要依據(jù)。70年代以來，隨著計算機的發(fā)展，有限元理論和應用研究也隨之活躍起來。3曲軸的發(fā)展隨著發(fā)動機的不斷發(fā)展和完善，作為其關鍵零件的曲軸，其選材、加工工藝也需要不斷改進和發(fā)展。首先，曲軸在運轉中承受沖擊載荷和慣性力，傳遞動力，其上各部分易產(chǎn)生彎曲、扭轉、剪切、拉壓等交變應力[3]。所以要求曲軸材料具有較高的剛性、疲勞強度和良好的耐磨性能。在二戰(zhàn)之前，國外都是采用合金鋼鍛造曲軸，到了二十世紀五十年代才開始使用球墨鑄鐵，球墨鑄鐵具有耐磨性好，成本低廉等特點。隨著科技的發(fā)展，一些新型材料如等溫淬火球鐵和非調(diào)制鋼等被大量生產(chǎn)并且使用，各項性能指標越來越好。其次，曲軸加工的好壞直接影響發(fā)動機的性能。于是各國對曲軸的加工工藝都非常重視，傳統(tǒng)的多刀車削和手工磨削工藝存在效率低，加工精度低等問題。到了二十世紀八十年代后期，國外曲軸復合加工技術就慢慢發(fā)展起來。該技術彌補了傳統(tǒng)工藝的不足。進入二十一世紀以來，我國高速、高精、高效的復合加工技術及裝備在汽車曲軸制造業(yè)中得到了迅速的應用，生產(chǎn)效率得到了很大提高[4]。4有限元法和傳統(tǒng)方法在曲軸研究中的比較曲軸是發(fā)動機中最重要，承載最復雜的運動件之一，對曲軸的各方面分析，如應力分析、強度分析、模態(tài)分析[5]等一直受到研究者的重視。就拿曲軸強度分析來說，早期曲軸強度研究方法主要是簡支梁法，該方法就是把曲軸分成若干個曲拐，每一個曲拐都可以看作是一簡支梁。隨后又出現(xiàn)了連續(xù)梁法，把曲軸簡化成多支承的靜不定連續(xù)梁來進行求解。在曲軸中，軸頸與曲柄的過渡圓角處常存在著嚴重的應力集中現(xiàn)象[6]。傳統(tǒng)方法一般是通過試驗方法研究來確定應力集中系數(shù)，提出的應力集中系數(shù)計算公式都是經(jīng)驗計算式，使用時必須注意其適用的參數(shù)范圍，試驗條件以及應用場合，否則可能有很大誤差。除此之外，它們沒有考慮到過渡圓角處三維形狀的影響，因此不能用于精確計算。有限元法的應用，為準確計算應用集中系數(shù)提供了可能。經(jīng)研究表明，具有相同載荷和邊界條件的二維和三維分析所得的應力集中系數(shù)值相近，為節(jié)省時間，可利用曲軸平面模型獲得系數(shù)。有限元法在一定程度上克服了傳統(tǒng)方法具有一定的不確定性的弊端，為曲軸研究的精確性提供了保障。5有限元軟件在曲軸中的應用馬迅等人[7]在曲軸的結構分析和優(yōu)化中曾提到隨著內(nèi)燃機的發(fā)展與強化，曲軸的工作條件愈加苛刻。所以很有必要對曲軸各部件進行改進和完善，而有限元軟件就是分析各種結構問題的強有力的工具，可方便地對曲軸進行分析,并且為曲軸的設計和改進提供理論依據(jù)。在曲軸研究中常用到的兩種有限元軟件：ANSYS、ABAQUS。ANSYS軟件是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件[8]。目前ANSYS在國內(nèi)應用最廣，客戶成熟度最高，尤其是在高?？蒲蓄I域。[9]ANSYS軟件在曲軸研究中常用于應力分析，并且該軟件有很強的接觸分析能力，常通過對曲軸進行網(wǎng)絡劃分和邊界條件的施加，來分析其靜應力分布情況，并在此基礎上完成曲軸疲勞強度計算。也可通過該軟件對曲軸進行模態(tài)分析，曲軸的模態(tài)頻率能夠用來預測發(fā)動機各部件之間的動態(tài)干擾的可能性[10]。這樣為曲軸的設計，改進提供了必要的參考。在對BN492曲軸有限元研究中[11]，在三維建模后就是使用ANSYS軟件對曲軸單拐模型進行應力和位移的靜力分析，然后找出危險點所在，計算彎曲疲勞強度系數(shù)，固有頻率及振形的。由此可見，該軟件在曲軸研究及其發(fā)動機設計中有著重要的指導意義。ABAQUS軟件一套先進的通用有限元系統(tǒng)，屬于高端CAE軟件，其強大的非線性分析功能在設計和研究的高端用戶群中得到了廣泛的認可。ABAQUS軟件多用于曲軸的強度分析中，就曲軸疲勞強度分析來說，常利用ABAQUS軟件建立一個包含曲軸的動力學系統(tǒng)，再通過采用不同的加載方法模擬曲軸的實際工作狀態(tài)，將獲得的有限元計算結果與曲軸疲勞彎曲試驗數(shù)據(jù)進行比較分析，從而對曲軸設計進行改進。由于曲軸的邊界條件比較復雜，所以必須考慮接觸與非線性問題，普通通用軟件沒有這方面的功能，ABAQUS很好的為我們解決了這一非線性問題，使得計算結果更為準確。相比之下，兩種軟件各有優(yōu)勢，ANSYS軟件在線性分析的用戶中享有很好的聲譽，ABAQUS軟件在復雜和深入的非線性的用戶中享有良好聲譽[12]，價格方面也相差不大。6總結分析近年來隨著計算機技術的普及和科學的發(fā)展，有限元方法已經(jīng)越來越完善。有限元分析在工程設計和分析中得到了越來越廣泛的重視，已經(jīng)成為解決復雜的工程分析計算問題的有效途徑[13]。它憑著費用低、縮短產(chǎn)品開發(fā)時間、設計可靠以及能預先發(fā)現(xiàn)潛在問題等優(yōu)點在各領域被廣泛應用，已經(jīng)使設計水平有了質(zhì)的飛躍?？v觀如今CAE軟件的發(fā)展，不難看出有限元軟件的一個發(fā)展趨勢就是與CAD軟件的無縫集成以及更為強大的網(wǎng)絡處理能力，分析對象也從線性問題慢慢發(fā)展到非線性問題。相信在不久的將來，有限元技術將更全面，更能滿足用戶不斷增長的需求。參考文獻[1]魯建霞,茍惠芳.有限元法的基本思想與發(fā)展過程[J].機械管理開發(fā),2009,24(2):74-75[2]張永剛.有限元法發(fā)展及其應用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2007，17(11):178-179[3]李海國,陸俊峰.發(fā)動機曲軸材料及其發(fā)展[J].汽車工藝與材料,2012(9):46-47[4]王曉蘭.我國發(fā)動機曲軸制造的發(fā)展趨勢[J].內(nèi)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]馬迅,周坤,饒群章,等．基于有限元法的曲軸結構分析及優(yōu)[J].汽車工業(yè)學院學報，2005,19(3)：9-13．[8]寧連旺.ANSYS有限元分析理論與發(fā)展[J].山西科技,2008（4）:65-68[9]陳海燕.常用有限元分析軟件對比與研究[J].知識經(jīng)濟，2009（08）：114-116[10]馬訊，左遠化.曲軸的疲勞和模態(tài)分析[J],汽車研究與開發(fā)，2003（5）：23-36[11]鄧召文,陳濤.基于ANSYS的BN492發(fā)動機曲軸有限元分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2010(8）:29－33．[12]高欣,潘文.ABAQUS在有限元分析中的應用[J].云南建筑，2008(1):62-66[13]劉英魁.有限元分析的發(fā)展趨勢[J].中國新技術新產(chǎn)品,2009(6):157研究內(nèi)容1.通過對492汽油發(fā)動機曲軸實體的測量，利用SolidWorks和ANSYS軟件對汽油機曲軸進行建模和有限元分析2.熟悉基于ANSYS軟件的有限元分析方法，了解對曲軸有限元模型進行網(wǎng)格劃分、條件加載和結果求解，以及后處理等過程。3.對整體曲軸進行了靜力學分析,得出最大應力值,從而進行了疲勞強度校核。研究計劃第1-3周，布置任務，熟悉課題、查閱文獻資料，翻譯外文資料，撰寫開題報告。第4-5周，熟悉三維建模軟件和ANSYS軟件。第6周，提出模型建立方案。第7-9周，確定曲軸結構參數(shù)，建立曲軸三維模型。第10周，曲軸網(wǎng)格劃分。第11-13周，曲軸有限元分析。第14-15周，撰寫畢業(yè)設計說明書，中英文摘要。第16周，畢業(yè)答辯。特色與創(chuàng)新本論文特色與創(chuàng)新如下：1有限元法適用性強，應用范圍廣，并且采用矩陣形式表達，便于編制計算機軟件，可以使求解問題