副標題#e#    一、前言
   
    CAD(Computer Aided Design計算機輔助設計)的一個重要特征是提供了對新產品模型進行分析、綜合與評價的數值求解方法。當把設計對象描述為計算機內部模型后，研究如何使產品達到性能要求、進行新產品技術指標的優化設計、性能預測、結構分析仿真的數值求解方法稱為CAE(Computer Aided Experiment計算機輔助分析)，這種方法已成為CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing計算機輔助制造)集成中不可缺少的工程計算分析技術。該技術中的核心計算方法是一種有效的數值分析方法一有限元分析。
   
    本文中要利用有限元分析進行結構優化設計的零件是聯軸部件〔圖1)中的連桿。聯軸部件是應用在液壓氣動自控部件中的一個組成部分，在外力作用下，連桿帶動軸作周期轉動，轉動中推桿"聯軸部件之外的零件)始終與軸中間不規則截面部分保持接觸，使得推桿上下運動，從而控制電磁閥開、關的動作。連桿為聯軸部件中傳遞外力的主要零件，材料為合金鋼，控制端在φA處與鍵及軸連接，承受外力在φB處。該零件的毛坯是鑄件。改進前的結構要保證連桿φA孔與其一側平面有較高的垂直度，才能確保聯軸部件中的連桿在帶動軸旋轉的過程中.側平面不會與端蓋接觸，造成轉動不流暢的現象，同時，連桿作為一個傳動零件，從經濟性角度考慮，本身結構應當靈巧一些。改進后的結構會不會影響在承受相同外力情況下零件的強度。這是本文利用有限元分析進行連桿的結構優化設計的重要部分，準確地說，能否肯定新的結構，有限元分析在零件的優化設計中起到了至關重要的作用。
   

    二、有限元分析
   
    1有限元法的基本概念
   
    有限元法(Finite Element Method，簡稱FEM)是一種數值離散化方法，根據變分原理求其數值解。因此適合于求解結構形狀及邊界條件比較復雜、材料特性不均勻等力學問題能夠解決幾乎所有工程領域中各種邊值問題(平衡或定常問題、動態或非定常問題)，如:彈性力學、彈塑性問題疲勞與斷裂分析、動力響應分析、流體力學、傳熱、電磁場等問題。
   
    有限元法的基本思想是:在對整體結構進行結構分析和受力分析的基礎上，對結構加以簡化，利用離散化方法把簡化后的邊界結構看成是由許多有限大小、彼此只在有限個節點處相連接的有限單元的組合體。然后，從單元分析人手，先建立每個單元的剛度方程，再用計算機對平衡方程組求解，便可得到問題的數值近似解。用有限元法進行結構分析步驟是:結構和受力分析一離散化處理一單元分析一整體分析一引人邊界條件求解。