發(fā)布時間：2017-08-28 05:20

  本文關(guān)鍵詞：某型號柴油機(jī)曲軸疲勞壽命分析方法研究

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【摘要】：曲軸是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)中成本最高的零件，工作過程中既承受扭轉(zhuǎn)作用又承受彎曲作用，產(chǎn)生疲勞應(yīng)力狀態(tài)，最常見的損壞原因是彎曲疲勞破壞。曲軸的疲勞壽命很大程度上影響著內(nèi)燃機(jī)的使用壽命，，因此，對曲軸的疲勞壽命分析方法研究很有必要。 本文先以某彎曲疲勞試件為研究對象，采用有限元分析方法模擬曲軸彎曲疲勞試驗的加載方式，通過分析比較3種方案的應(yīng)力計算結(jié)果，確定比較理想的彎矩加載方式：在剛性面主節(jié)點(diǎn)處加載彎矩。 再以某4112型柴油機(jī)的曲軸為研究對象，建立5種不同單元長度的有限元模型，加載靜態(tài)彎矩，獲取曲軸單拐的靜態(tài)應(yīng)力，與試驗數(shù)據(jù)對比，確定了誤差最小的曲軸單拐有限元模型。 在此基礎(chǔ)上，選取諧振式彎曲疲勞試驗正弦加載曲線中的13個數(shù)據(jù)點(diǎn)，進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)計算，獲取了曲軸的瞬態(tài)應(yīng)力；將有限元計算結(jié)果導(dǎo)入疲勞壽命分析軟件nCodeDesignLife應(yīng)力疲勞壽命分析模塊中，并設(shè)置相應(yīng)的材料疲勞性能參數(shù)、載荷歷程及損傷參量，進(jìn)行應(yīng)力壽命分析，通過采用不同損傷參量計算曲軸的疲勞壽命，并與試驗數(shù)據(jù)對比，得出VonMises等效應(yīng)力作為損傷參量的計算方法與試驗數(shù)據(jù)在一個數(shù)量級，均為106量級，誤差因子在1.5倍以內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：曲軸 疲勞壽命 有限元 疲勞試驗 誤差因子
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 本文的研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及動態(tài)10-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究內(nèi)容及論文章節(jié)安排13-17
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 論文章節(jié)安排15-17
• 第2章 疲勞壽命分析基本理論概述17-29
• 2.1 疲勞壽命分析常用術(shù)語17-20
• 2.2 線性疲勞累積損傷原則20-22
• 2.3 應(yīng)力-壽命分析方法簡介22-24
• 2.4 影響疲勞壽命的主要因素24-28
• 2.4.1 表面敏感系數(shù)25-27
• 2.4.2 平均應(yīng)力27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 模擬諧振式彎曲疲勞試驗29-43
• 3.1 有限元分析理論基礎(chǔ)概要29-35
• 3.1.1 彈性力學(xué)理論基礎(chǔ)29-31
• 3.1.2 彈性力學(xué)基本方程31-33
• 3.1.3 關(guān)鍵的單元類型33-35
• 3.2 電動諧振式彎曲疲勞試驗機(jī)35-36
• 3.2.1 試驗機(jī)工作原理35-36
• 3.2.2 試驗機(jī)彎矩載荷標(biāo)定36
• 3.3 模擬諧振式彎曲疲勞試驗彎矩加載36-42
• 3.3.1 設(shè)計加載彎矩的方案37-40
• 3.3.2 確定加載彎矩的方案40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 曲軸單拐試件有限元分析43-54
• 4.1 建立幾何模型43-45
• 4.1.1 曲軸單拐試件具體尺寸43-44
• 4.1.2 建立曲軸單拐試件的幾何模型44-45
• 4.2 建立有限元模型45-48
• 4.2.1 幾何實體結(jié)構(gòu)離散45-47
• 4.2.2 施加邊界條件47-48
• 4.3 計算并驗證有限元模型的合理性48-49
• 4.4 模擬諧振式彎曲疲勞試驗載荷49-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 曲軸單拐彎曲疲勞壽命分析54-71
• 5.1 DesignLife 疲勞分析軟件簡介54-55
• 5.2 曲軸疲勞壽命分析的參數(shù)設(shè)置55-65
• 5.2.1 輸入幾何模型56
• 5.2.2 輸入載荷數(shù)據(jù)56-57
• 5.2.3 設(shè)置材料屬性57-59
• 5.2.4 設(shè)置材料表面參數(shù)59-60
• 5.2.5 強(qiáng)度理論與損傷參量60-65
• 5.3 曲軸彎曲疲勞試件壽命分析65-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第6章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 論文總結(jié)71-72
• 6.2 不足與展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間以發(fā)表的論文及取得的研究成果77-78
• 致謝78-79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：747213