农用内燃机钛合金连杆振动分析与拓扑优化

来源：中国农机化学报杂志2023年第8期北京时间：

作者：郑彬, 甫圣焱, 向上

单位：攀枝花学院智能制造学院，四川攀枝花，617000

摘要：为实现某农用内燃机钛合金连杆的轻量化，利用SolidWorks建立连杆三维模型导入与之关联的ANSYS workbench中对连杆进行有限元分析，得到四种工况下连杆的应力分布和变形情况进行静力学分析。分析结果表明所有工况的最大等效应力均在杆身和小头过渡区域，存在不同程度应力集中现象。通过对钛合金连杆进行模态分析，获取前六阶固有频率和模态振型，以模态分析为基础进行谐响应分析得出连杆X、Y、Z轴方向位移—频率响应曲线。最后对钛合金连杆进行拓扑优化设计，使连杆重量从205.55g减少至135.31g，减少34.17%；应力从324.08MPa减少至303.31MPa，减少6.41%。重新设计的钛合金连杆实现了材料的最大利用效率，减少钛合金连杆重量，确定拓扑优化的可行性。

关键词：钛合金连杆,静力特性分析,模态分析,谐响应分析,拓扑优化

基金资助：攀枝花市先进制造技术重点实验室重点项目(2022XJZD04)；攀枝花学院校级培育项目(2021PY006)；攀枝花市指导性科技计划项目(2020ZD—G—5)