1. 研究目的与意义
有限元法（finite element method）是基于近代计算机的快速发展而发展起来的一种近似数值方法,用来解决力学，数学中的带有特定边界条件的偏微分方程问题（pde）。而这些偏微分方程是工程实践中常见的固体力学和流体力学问题的基础。有限元和计算机发展共同构成了现代计算力学（computational mechanics）的基础。有限元法的核心思想是“数值近似”和“离散化”， 所以它在历史上的发展也是围绕着这两个点进行的。
我们本次的课题便是利用有限元法（使用permas软件）对汽车发动的螺栓拧紧装配进行分析。因此，我们本次至关重要的工具便是aska（有限元分析软件）。早在1954-1955年，德国斯图加特大学的j.h. argyris教授在航空工程杂志上发表了一组能量原理和结构分析的论文，为有限元研究奠定了重要的基础。所以argyris教授被认为是有限元之父，与clough和zienkiewicz共同创建了有限元方法。其于1965年发布了第一个有限元软件aska ，即permas前身。
而我们的研究意义则在于利用permas软件实现得到发动机内部螺栓拧紧最佳参数。该成果将有效的提高了发动机的寿命，驾驶员使用体验，和汽车行驶安全。对于交通安全，经济性有着巨大的帮助。
2. 研究内容和预期目标
我们的研究目标是对汽车的发动机装配进行分析。我们都知道发动机是汽车的心脏，其质量高低直接影响汽车的整体质量水平。发动机装配工艺水平是发动机质量的重要保证。螺栓拧紧操作是发动机装配过程中至关重要的部分。发动机螺栓的拧紧质量对发动机运行时的可靠性、振动噪声、泄漏等关键质量参数都将产生直接的影响，若发动机某零部件的螺栓拧紧参数不达标，则可能造成发动机运行时振动加剧，加速零件的老化速度，缩短零部件的使用寿命，同时降低驾驶人的用户体验愉悦度。若某些管道螺栓拧紧工艺不达标，会造成发动机油道、水道泄漏，严重地将直接导致发动机无法正常工作。基于此，本课题将针对某型号发动机的螺栓拧紧过程的接触应力进行模拟分析，分析螺栓预紧力以及装配顺序对装配应力的影响规律，从而为实际装配提供指导。
我们将通过有限元分析软件permas建立发动机模型进行参数化分析，通过改变各种参数如：螺栓边距、线距和栓距等值，建立不同的数据模组。分析各种模组的螺栓拧紧参数，对比得到拥有最佳螺栓拧紧性能的模型，从而有效的提高了发动机内部螺栓拧紧质量。有效提高了发动机使用寿命和人车安全。
3. 研究的方法与步骤
基于模拟多螺栓组合节点载荷分布，其中的螺栓和板件都是使用了实体构建而成。通过加入了静摩擦效应的考虑，能够更好的分析高扭矩螺栓在连接过程中的载荷传递与分布情况。将实验的分析结果与建立的实体模型进行比较验证，发现基本吻合。再次基础上，通过改变螺栓扭矩与孔隙，分析两参数的变化对承载性能的影响。分析得出：随着螺栓扭矩水平的上升可以实现多螺栓试件载荷分布均匀。这种建模方式拥有较高的精度和效率，适合于参数化研究。
本文将在结构设计，仿真分析，实验验证和优化改进四个方面对发动机进行研究。利用PERMAS对发动机建立几何模型与有限元模型。基于此，对发动机的螺栓拧紧过程的接触应力进行模拟分析。分析螺栓预紧力以及装配顺序对装配应力的影响规律，从而为实际装配提供指导。
4. 参考文献
不同端距下的螺栓连接力学性能的试验及有限元分析_肖德俊
螺纹联接预紧力控制及其工艺参数的确定_于洪
螺栓预紧的有限元分析及计算_董超
5. 计划与进度安排
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