曲軸作為內(nèi)燃機最重要的零件,其主要失效形式是疲勞破壞,如何在設計階段對曲軸結構開展抗疲勞設計,預估其疲勞強度和全周期疲勞壽命,完成不同結構設計方案的優(yōu)選,是提高內(nèi)燃機結構可靠性的重要內(nèi)容。論文把近年來被廣泛認可的虛擬疲勞試驗技術應用在曲軸疲勞問題的研究中,以多體動力學理論、疲勞損傷理論和有限元理論為基礎,綜合應用數(shù)值模擬軟件對某型號二沖程內(nèi)燃機曲軸開展虛擬疲勞試驗研究。首先,在ADAMS中對曲軸系進行動力學仿真分析。將滿載荷工況作為研究工況,建立包含柔性曲軸在內(nèi)曲軸系整體的剛柔耦合動力學仿真模型,以獲取曲軸疲勞分析所需的模態(tài)坐標時間載荷歷程;其次,應用ANSYS對曲軸進行模態(tài)分析,確定其各階固有頻率與振型,結合計算得到的曲軸對應工況下的工作頻率,確定應用模態(tài)應力恢復理論對曲軸進行全周期疲勞壽命計算。此外提取多體動力學仿真獲得的動態(tài)邊界條件,對曲軸進行瞬態(tài)強度計算,得到每個載荷步對應的應力信息;最后,對曲軸的疲勞強度和壽命進行預估分析。先從理論上預估得到曲軸材料的S-N曲線,根據(jù)曲軸的結構特征計算確定其疲勞綜合影響系數(shù),結合瞬態(tài)強度計算的結果得到其疲勞安全系數(shù),完成曲軸疲勞強度的評估。并... 

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究發(fā)展概況
        1.2.1 虛擬疲勞試驗技術研究現(xiàn)狀
        1.2.2 曲軸疲勞強度研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 虛擬疲勞試驗技術理論基礎
    2.1 疲勞損傷計算理論基礎
        2.1.1 名義應力法概述
        2.1.2 Miner線性疲勞損傷累積法則
        2.1.3 材料S-N曲線的基本概念
        2.1.4 模態(tài)應力恢復算法
    2.2 基于MSR法的多體動力學求解
        2.2.1 ADAMS建�；纠碚�
        2.2.2 ADAMS中多體動力學計算的理論基礎
    2.3 基于MSR法的曲軸全周期疲勞壽命評估
        2.3.1 曲軸疲勞損傷累積的過程
        2.3.2 曲軸的虛擬疲勞試驗路線
    本章小結
第三章 曲軸系多體動力學仿真分析
    3.1 曲軸系CAD建模
    3.2 多體動力學模型的建立
        3.2.1 定義零部件的材料屬性
        3.2.2 確定曲軸系運動副類型
        3.2.3 氣體力的施加過程
    3.3 多剛體動力學分析
        3.3.1 活塞的運動特性分析
        3.3.2 側推力分析
        3.3.3 曲柄銷受力分析
    3.4 曲軸的剛柔耦合替換
        3.4.1 柔性體模型的建立
        3.4.2 柔性體的生成與替換
    3.5 替換前后曲軸受力對比分析
    本章小結
第四章 曲軸有限元模態(tài)分析與強度計算
    4.1 曲軸有限元模態(tài)分析
        4.1.1 模態(tài)分析的理論基礎
        4.1.2 曲軸模態(tài)計算結果分析
    4.2 疲勞分析方法的選擇
    4.3 曲軸動態(tài)應力的計算
        4.3.1 曲軸強度的瞬態(tài)計算
        4.3.2 曲軸瞬態(tài)計算結果分析
    本章小結
第五章 曲軸疲勞強度的預估分析
    5.1 材料S-N曲線的理論估算
        5.1.1 疲勞極限的計算
        5.1.2 各參數(shù)值的計算
    5.2 曲軸疲勞綜合影響系數(shù)的確定
        5.2.1 疲勞綜合影響系數(shù)及各參數(shù)概述
        5.2.2 疲勞綜合影響系數(shù)的計算
    5.3 安全系數(shù)的確定
        5.3.1 靜強度安全系數(shù)的計算
        5.3.2 疲勞安全系數(shù)的計算
    5.4 全周期疲勞壽命的評估計算
        5.4.1 全周期疲勞壽命計算的設置
        5.4.2 疲勞壽命計算結果分析
    5.5 曲軸疲勞壽命的影響因素分析
        5.5.1 過渡圓角的影響
        5.5.2 表面粗糙度的影響
        5.5.3 不同強化方法的影響
    本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 存在的不足與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]金屬材料多軸非比例低周疲勞壽命預測概述[J]. 吳昊,仲政.  力學季刊. 2016(02)
[4]曲軸疲勞壽命的有限元和多體動力學聯(lián)合仿真研究[J]. 崔廣軍.  機械強度. 2016(02)
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[7]內(nèi)燃機曲軸強度的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 王琛.  科技創(chuàng)新與應用. 2014(18)
[8]基于nCode Design-Life的某車架疲勞可靠性分析[J]. 李成林,宋莎莎,韓振南.  圖學學報. 2014(01)
[9]ANSYS軟件在結構模態(tài)分析中的應用[J]. 王宇,劉凱,林永龍.  機電工程技術. 2013(09)
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博士論文
[1]非公路寬體礦用自卸車車架結構失效分析及疲勞壽命預測[D]. 鄭森.吉林大學 2015
[2]大型結構件的疲勞壽命預測方法研究[D]. 黃寧.中南大學 2013
[3]基于虛擬疲勞試驗的鐵路車輛焊接結構疲勞壽命預測[D]. 李曉峰.大連交通大學 2008



本文編號：3725670