本文關鍵詞：基于多體動力學的發(fā)動機連桿動態(tài)應力計算

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【摘要】：作為汽車發(fā)動機內(nèi)最重要的零件之一,連桿承受著由活塞所傳遞過來的伴隨著往復載荷而產(chǎn)生的交變載荷,使它每一個旋轉周期中產(chǎn)生拉伸與壓縮,并且載荷的大小會因為發(fā)動機轉速的提高而增大。連桿失效作為汽車發(fā)動機破壞性故障最常見的原因之一,通常會對發(fā)動機造成不可挽回的破壞。對連桿的可靠性進行全面分析,研究連桿的動態(tài)應力具有重要的意義,而多體系統(tǒng)動力學的發(fā)展也使得連桿機構進行更精確的動力學仿真分析成為可能。本文通過多體系統(tǒng)動力學仿真技術及有限元仿真技術為主要手段,主要應用了多體動力學仿真軟件ADAMS、有限元前處理軟件HYPERMESH以及有限元分析軟件ABAQUS,以發(fā)動機曲柄連桿機構為主要研究對象,計算了連桿的動態(tài)應力分布。首先通過連桿系統(tǒng)幾何模型,分析其運動情況,根據(jù)幾何尺寸及典型工況計算出連桿的基本運動參數(shù);通過仿真軟件ADAMS建立發(fā)動機連桿機構的多剛體動力學模型;通過軟件HYPERMESH對連桿結構進行模態(tài)分析,得到了連桿的模態(tài)數(shù)據(jù)并生成中性文件用于建立柔性多體動力學模型。基于以上虛擬樣機模型分別進行動力學仿真分析,計算連桿在兩個發(fā)動機運行周期內(nèi)任意時刻的動態(tài)載荷分布,評估柔性多體動力學分析結果的合理性;利用輸出的連桿大小端的動態(tài)載荷譜文件作為有限元分析的載荷邊界條件,利用ABAQUS對連桿進行較為精確的動力學分析,得到其動態(tài)應力分布,得到不同轉速工況下的應力計算結果,并進行對比分析。通過多剛體模型與剛柔耦合模型的仿真結果對比、典型工況有限元靜力分析與動力學分析結果的對比以及不同轉速工況下計算結果差值大小的對比,驗證了基于柔性多體動力學的連桿動態(tài)應力分析的計算結果的精確性,同時動態(tài)應力計算結果為連桿的結構優(yōu)化提供理論依據(jù)。
【關鍵詞】：連桿 柔性多體動力學 ADAMS 動態(tài)應力
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U464.133.2
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題工程背景及意義8-9
• 1.1.1 連桿簡介8
• 1.1.2 連桿研究現(xiàn)狀8-9
• 1.1.3 連桿動態(tài)應力計算的意義9
• 1.2 多體動力學概述9-12
• 1.2.1 多體系統(tǒng)動力學介紹10
• 1.2.2 多體動力學研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容與目的12-14
• 1.3.1 研究目的12-13
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容13-14
• 2 連桿機構的運動學與動力學理論14-26
• 2.1 連桿機構的運動學理論14-15
• 2.2 連桿機構的動力學理論15-21
• 2.2.1 氣體力計算15-18
• 2.2.2 曲柄連桿機構的質量換算18-20
• 2.2.3 往復慣性力的計算20-21
• 2.2.4 旋轉慣性力的計算21
• 2.3 連桿多體動力學仿真模型的建立21-25
• 2.3.1 連桿幾何模型21-24
• 2.3.2 連桿機構的材料屬性24
• 2.3.3 連桿機構的約束關系24
• 2.3.4 連桿機構的載荷邊界條件24-25
• 2.4 本章小結25-26
• 3 連桿有限元模型的建立與靜力分析26-34
• 3.1 有限元計算方法26-27
• 3.1.1 有限元方法概述26
• 3.1.2 有限元方法的優(yōu)勢26-27
• 3.2 連桿最大拉壓工況的受力計算27-28
• 3.2.1 最大拉伸工況載荷計算27-28
• 3.2.2 最大壓縮工況載荷計算28
• 3.3 連桿有限元仿真模型的建立28-31
• 3.3.1 有限元網(wǎng)格的劃分29
• 3.3.2 連桿的邊界約束29-30
• 3.3.3 連桿的載荷施加30-31
• 3.4 連桿靜強度分析結果31-33
• 3.4.1 高轉速下連桿的靜強度分析31-32
• 3.4.2 低轉速下連桿的靜強度分析32-33
• 3.5 本章小結33-34
• 4 柔性多體動力學仿真模型的建立34-42
• 4.1 模態(tài)的介紹與理論基礎34-35
• 4.2 柔性體連桿的生成35-37
• 4.2.1 模態(tài)綜合法35-36
• 4.2.2 柔性構件的連接36
• 4.2.3 柔性體導入方法36-37
• 4.3 連桿的模態(tài)計算37-40
• 4.4 本章小結40-42
• 5 連桿多體系統(tǒng)動力學分析42-56
• 5.1 多體系統(tǒng)動力學概述42-45
• 5.1.1 多剛體系統(tǒng)運動學方程42-43
• 5.1.2 多剛體系統(tǒng)動力學方程43-45
• 5.2 連桿的多體動力學仿真45-53
• 5.2.1 剛性多體動力學仿真45-48
• 5.2.2 高速下柔性多體動力學仿真48-50
• 5.2.3 低速下柔性多體動力學仿真50-53
• 5.3 本章小結53-56
• 6 連桿的動態(tài)應力計算56-64
• 6.1 連桿的動態(tài)應力計算56-59
• 6.1.1 動態(tài)應力計算的邊界條件56
• 6.1.2 高速工況下動態(tài)應力計算56-58
• 6.1.3 低速工況下動態(tài)應力計算58-59
• 6.2 高轉速下的應力結果比較59-61
• 6.2.1 最大壓縮時刻的應力比較59-60
• 6.2.2 最大拉伸時刻的應力比較60-61
• 6.3 低轉速下的應力結果比較61-62
• 6.3.1 最大壓縮時刻的應力比較61
• 6.3.2 最大拉伸時刻的應力比較61-62
• 6.4 本章小結62-64
• 7 總結和展望64-66
• 致謝66-68
• 參考文獻68-72
• 附錄72
• A. 作者在攻讀碩士學位期間參加的科研項目72

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1 R L Huston,鄭建民;多體動力學——模擬和分析方法[J];力學進展;1992年03期

2 黃健;卜繼玲;傅茂海;李笑;;基于多體動力學和有限元法的轉向架疲勞仿真[J];內(nèi)燃機車;2009年11期

3 邵成勛,張嘉鐘,王飛,朱慶瑞;多體鏈的動力學方程[J];航空學報;1988年11期

4 馮志勇;;具有移動鉸約束的彈性多體動力學方程[J];內(nèi)蒙古工學院學報;1990年02期

5 劉又午,張大鈞;多體動力學及其在機床中的應用(二)[J];機床;1991年01期

6 劉又午,張大鈞;多體動力學及其在機床中的應用(四)[J];機床;1991年03期

7 劉又午,張大鈞;多體動力學及其在機床中的應用(五)[J];機床;1991年04期

8 R.L.修斯頓;劉又午;;人體的頻率響應—多體動力學和傅利葉分析的應用[J];振動與沖擊;1986年02期

9 楊志軍;馮文賢;陳新;;非線性索單元等效多體動力學模型研究[J];中國機械工程;2011年03期

10 黃蓓;王浩;王帥;張博孜;;薄片狀體沉降過程中的多體干擾流場特性[J];彈道學報;2012年01期

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1 姜文輝;張利國;;多體動力學軟件的發(fā)展趨勢與展望[A];探索 創(chuàng)新 交流（第4集）——第四屆中國航空學會青年科技論壇文集[C];2010年

2 李勇;吳宏鑫;;撓性多體航天器快速大角度機動的建模與控制[A];1996年中國控制會議論文集[C];1996年

3 繆建成;朱平;;多柔體系統(tǒng)響應計算的子循環(huán)計算方法研究[A];蘇州市自然科學優(yōu)秀學術論文匯編(2008-2009)[C];2010年

4 李盾;何躍龍;紀楚群;;多體分離數(shù)值模擬研究與應用[A];北京力學會第19屆學術年會論文集[C];2013年

5 劉暾;;多體動力學及其在航天技術中的應用[A];中國空間科學學會第七次學術年會會議手冊及文集[C];2009年

6 楊益農(nóng);賈區(qū)耀;;多體分離拋撒初條件與分離特征參數(shù)[A];全國低跨超聲速空氣動力學文集（第二卷）[C];2003年

7 王淑一;曾海波;王典軍;;基于商用軟件的一類多體航天器的建模與仿真[A];中國力學學會學術大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

8 馬玉臣;;利用多體微擾理論研究材料的激發(fā)態(tài)[A];中國化學會第28屆學術年會第13分會場摘要集[C];2012年

9 金偉新;肖田元;;多層多視多體建模方法研究[A];'2003系統(tǒng)仿真技術及其應用學術交流會論文集[C];2003年

10 史平安;郁向東;;多體結構熱彈性耦合問題的有限元法[A];中國工程物理研究院科技年報（1998）[C];1998年

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1 記者 桂運安;中科大首次實驗實現(xiàn)壓縮量子模擬[N];安徽日報;2014年

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1 孫宏麗;機械系統(tǒng)剛—柔—液耦合多體動力學遞推建模研究[D];南京航空航天大學;2011年

2 王永慧;板帶鋼缺陷圖像的多體分類模型及識別技術研究[D];東北大學　;2009年

3 王巍;有相對運動的多體分離過程非定常數(shù)值算法研究及實驗驗證[D];國防科學技術大學;2008年

4 王構;面向CAD設計模型的計算多體動力學虛擬原型[D];西南交通大學;2006年

5 沈振興;基于絕對坐標的大型空間多體結構熱致振動研究[D];北京理工大學;2014年

6 張國慶;柔性多體系統(tǒng)建模與控制[D];中國科學技術大學;2008年

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1 肖鳴飛;一種具有可變系統(tǒng)的汽油機動力學仿真研究[D];天津大學;2013年

2 李博;激光操縱兩成分玻色—愛因斯坦凝聚體的躍遷和糾纏[D];湖南師范大學;2016年

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5 鄭怡;基于多體動力學的發(fā)動機連桿動態(tài)應力計算[D];重慶大學;2016年

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7 齊培正;基于圖論的多體動力學仿真[D];吉林大學;2006年

8 曹紅恩;量子信息論中多體糾纏態(tài)的局域分辨與施密特分解[D];清華大學;2005年

9 張云波;多體動力學接觸與碰撞建模研究[D];華中科技大學;2007年

10 張志勇;多體發(fā)射系統(tǒng)中變結構問題研究[D];南京理工大學;2008年

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本文編號：846022