张彩红，彭良坤，李丹丹

（1.六盘水师范学院，贵州 六盘水 553004；2.六盘水市水城河治理开发有限公司，贵州 六盘水 553000）

0 引言

材料力学［1］也常常用于结构校核中，但是材料力学基本上只研究杆状构件，如计算杆件的抗拉、弯、扭等强度、刚度，一般直接采用材料力学的截面法进行计算。而在工程机械中，大部分为复杂、不规则的形状结构，很难简化，因而只能采用有限元方法进行求解。目前有限元技术广泛应用于机械制造、石油化工、航空航天等一般的工业和科学研究领域。本文根据一些具体实例，探讨了在工程机械结构分析中单元选取问题、轴孔配合处理问题、子结构分析技术的应用。

1 大型机械结构有限元分析单元选取

在工程机械中很多构件为板壳结构（构件的边长为厚度的5倍以上），适用于力学上的板壳理论［2］范畴。研究数据表明，对于薄板件要取得较为理想的应力分析结果，在厚度方向必须保证足够多的层数，一些情况下如果体单元层数不够往往还不如直接采用壳单元效果好。

可以通过一个简单的例子来对比一下壳单元和体单元的有限元分析结果。采用ANSYS对一500mm×150mm×30mm结构建模，如图1 所示，分别采用Solid45体单元和Shell63壳单元对其进行分析。

将结构一端自由度全部约束，只施加重力载荷，图2 ～图4 分别给出了壳单元分析结果和厚度方向分三层、六层体网格时的有限元分析结果。

重力作用下壳单元分析的最大应力为1.94MPa，最大变形为3.76mm；厚度方向三层体单元分析的最大应力为1.89MPa，最大变形为3.79mm；……