动态刚度矩阵在曲轴动态特性分析中的应用(英文)

应用动态刚度矩阵法分析曲轴的动态特性.曲轴被简化为一系列的连续梁单元.在给定力和位移边界条件下,得出了考虑转动惯量和剪切变形影响的空间连续梁单元的动态刚度矩阵.总动态刚度矩阵按照常规有限元方法进行组装.采用Wittrick-Wlliams(W-W)算法和常规算法分别计算了曲轴系统的特征值和特征向量.应用本文方法、有限元方法以及相关实验数据分析了4缸直列内燃机曲轴的动态特性.通过比较,验证了文中方法的有效性和精确性.     

柴油机曲轴易损部位分布规律的研究

文章以某型柴油机曲轴为例进行分析,首先对柴油机工作过程进行估算,然后运用有限元分析法,得出柴油机曲轴在4个冲程工作过程中的受力情况和曲轴动力数据,进而研究柴油机曲轴发生裂纹或者断裂失效的位置分布规律,用以指导曲轴设计者对关键部位、油孔位置、倒角要求等方面进行优化,指导柴油机维修人员对曲轴的关键部位进行重点维修保养。     

多缸柴油机曲轴-轴承弹流润滑及动力学特性研究

论文进行了曲轴的瞬态振动和轴承润滑的耦合特性研究，基于有限梁单元的方法构造了曲轴的整体有限元模型，基于有限差分法求解计入轴颈受载倾斜效应的动载滑动轴承的润滑特性，并实现了活塞-连杆-曲轴-油膜-轴承的整体系统的参数化建模，提出了一种通用、快速的建模计算方法。以4102柴油机为研究对象，进行了曲轴的动力学和主轴承的润滑特性研究，并采用不同于柔度矩阵法的动力学变形计算方法进行了曲轴-轴承系统的弹流润滑计算分析，进一步考虑了轴承座的瞬态动力学效应对轴瓦表面变形的影响，完善了曲轴-轴承系统的动力学和润滑耦合计算的研究方法。     

基于应力云图和有限元的柴油机曲轴疲劳强度分析

柴油机在运转过程中受到剧烈的振动,会使轴系附件损坏,喷油、气阀定时遭到破坏,严重时会影响柴油机的平衡性,加剧柴油机的噪声,甚至会造成曲轴疲劳断裂。本文通过对船舶主机曲轴—轴系进行建模,采用曲轴三维整体模型,并在Ansys Workbench中进行预处理,对曲轴实体模型进行网格化分。再借助有限元软件Ansys进行受力分析,得出曲轴变形量和应力云图。最后对其进行疲劳强度分析,重点研究在气缸力、轴承支撑力以及推进轴系载荷三者作用下的曲轴疲劳强度。     

发动机曲轴轴系多柔体动力学仿真及应力应变分析

将多柔体动力学方法引入到曲轴计算中,并结合有限元分析技术,使用UG（Unigraphic）和ADAMS（Automatic Dy-namic Analysis of Mechanical Systems）建立了发动机曲轴轴系的动力学仿真模型;对曲轴轴系进行刚柔耦合多体运动学和动力学仿真,得到发动机在一个发火周期内的曲柄销法向力和切向力等动态载荷,为下一步机体振动噪音特性研究提供可靠的边界条件;并从曲轴所受的载荷中找出3个载荷比较大的时刻,计算得到了其相应时刻的应力和应变分布规律,找出了曲轴受力的危险部位,为曲轴的动态疲劳分析提供数据,为曲轴的优化设计提供参考.     

缺口形变强化的云纹研究及应变分析

采用激光云纹法对缺口滚压强化后根部区域的塑性变形位移场进行了研究，通过应变分析，找到了根部区域的塑性应变分布规律，所得结果为缺口疲劳强度的进一步研究提供了参考和依据。     

往复式船用空压机曲轴连杆机构力学特性分析研究

为了降低往复式船用空压机曲轴连杆机构的变形率,提出了往复式船用空压机曲轴连杆机构力学特性分析研究。根据空压机的结构形式分析了往复式船用空压机曲轴连杆机构活塞受力情况,依托活塞动力计算图,对曲轴连杆机构的动力进行分析,基于质量换算分析了作用于船用空压机曲轴连杆机构的力和力矩,又结合往复式船用空压机曲轴连杆机构力学性能分析,实现了往复式船用空压机曲轴连杆机构力学特性分析。结果表明,设计的力学特性分析方法相比传统分析方法,曲轴连杆机构的形变值降低了79.2%,有效地降低了船用空压机曲轴连杆机构的变形率。     

船用5083铝合金随焊滚压工艺的有限元计算

船用5083铝合金在焊接过程中较易出现热裂纹，主要原因是在脆性温度区间存在较大的收缩内应力。为此，对随焊滚压工艺进行研究，采用有限元分析软件MSC.Marc进行焊接工艺模拟，综合考虑焊接热源模型、材料性能和滚压等边界条件，建立船用5083铝合金工件的随焊滚压有限元模型，对比船用5083铝合金薄板在普通焊接工艺及随焊滚压工艺下的焊后残余应力。计算结果表明，在随焊滚压工艺下选择合适的轮枪距及压下量可有效降低焊后残余应力。     

半组合式大型船用曲轴复套变形控制研究

为对半组合式船用曲轴红套复套装配时的变形进行控制,阐述目前半组合式船用曲轴红套复套装配流程及方案,对复套整个过程中每个阶段的变形进行分析,提出固定曲拐和在特定位置添加套件的复套变形抑制方法,并将0-1整型规划应用其中,通过固定矩阵和套件添加矩阵的优化,提出相对有效的大型船用曲轴复套变形抑制方案,理论上将曲轴复套过程中整体的最大位移控制在了0.1mm左右。     

船舶装载对主机曲轴臂距差的影响与调整方法

本文分析归纳了多艘典型万吨级船舶由于装载的影响,导致船体变形,从而造成柴油机曲轴臂距差的变化。文中提出了相应预变形补偿措施,还对曲轴臂距差的标准问题提出了一些设想。     

柴油机曲轴系动态参数有限元计算

运用"集总参数法"建立了两种TBD234V6型柴油机曲轴轴系的当量系统.首先利用现代CAD技术,建立该型柴油机曲轴的有限元模型;并应用有限元分析软件ANSYS对其动态参数进行计算,最终在Matlab中直接求解自由振动微分方程.基于以上的计算,提出了一种较以往更为精确的柴油机曲轴轴系动态参数计算方法.     

船舶柴油机曲轴动态强度分析

为准确分析二冲程船舶柴油机工作时曲轴的动态特性,结合Pro/E 3D软件和ANSYS软件对船舶柴油机曲轴、轴承、活塞、连杆等部件进行三维实体有限元建模,采用子结构法对其进行结构缩减,并将结果文件导入EXCITE软件中,建立整个船舶柴油机的轴系非线性多体动力学模型。采用该模型对曲轴进行一个循环的多体动力学计算。将计算结果恢复到曲轴实体有限元精细模型,进行正常工况下曲轴在一个循环内的动应力计算。结果表明,与单体曲轴强度分析方法相比,采用非线性多体动力学方法可获得更接近实际的曲轴载荷的边界条件,提高了船舶柴油机曲轴动态特性计算精度。     

基于有限元分析和动力学仿真的曲轴疲劳寿命计算

基于某型十二缸内燃机曲轴的有限元模型,建立了包括曲轴、活塞组、连杆组及飞轮在内的三维实体动力学仿真模型,并考虑惯性力、气缸压力和相邻拐的影响.通过曲轴刚柔混合动力学仿真,计算了标准工况下曲轴的载荷历程曲线及最大应力,并利用全寿命方法(S-N法)得出了该曲轴的疲劳寿命.在此基础上,对内燃机负荷与曲轴疲劳寿命关系进行了分析,表明内燃机负荷对曲轴疲劳寿命有显著的影响.     

某大型低速柴油机曲轴的全生命周期疲劳计算与分析

以大型低速柴油机曲轴为研究对象,在传统动力学计算的基础上,利用UG和ANSYS软件建立曲轴有限元计算模型,运用全寿命法对曲轴进行疲劳计算,获得曲轴的安全系数和疲劳寿命,提出改进危险区域疲劳强度的结构措施和工艺措施。     

6L21/31型船用中速柴油机动力学仿真及曲轴应力分析

针对个别6L21/31型船用中速柴油机曲轴某些部位出现裂纹的情况,基于虚拟样机技术建立该型柴油机曲柄-连杆机构的多刚体虚拟样机模型,对该型柴油机进行动力学特性分析。借助有限元软件对曲轴进行柔性化处理,建立该型柴油机曲柄-连杆机构刚-柔混合的样机模型,完成了曲轴动应力分析,获得了曲轴的最大应力值及位置,为曲轴的改进优化提供依据。     

5083铝合金平板对接焊接变形实验与计算分析

采用实验和数值模拟对5083铝合金焊接变形规律进行了研究。采用热弹塑性有限元法对平板对接焊变形进行分析,结果表明,采用板单元有限元计算的平板焊接横向、纵向、面外变形分布与实验测量结果一致。     

基于CAD建模的单缸曲轴裂纹的有限元模态分析

针对曲轴因疲劳而导致在曲柄内拐角处容易出现斜向裂纹的问题,采用CAD建模然后导入到ANSYS中,用ANSYS有限元分析法模拟分析含裂纹曲轴的振动特性.通过对一单缸实验型曲轴的模态分析和动态响应分析,研究裂纹对曲轴振动特性的影响,为实现曲轴裂纹动态监测打下基础.     

基于有限元方法的16PA6STC柴油机曲轴疲劳强度分析

针对曲轴处于多轴应力循环状态,以16PA6STC型柴油机曲轴为研究对象,采用PATRAN有限元分析方法对曲轴进行柔性处理,在ADAMS中建立刚-柔性体结合的曲轴连杆机构的动力学模型,并进行多体动力学仿真分析,利用FATIGUE疲劳分析软件,对曲轴在额定工况下进行疲劳强度分析.     

覆盖层面板堆石坝三维有限元数值模拟

采用非线性有限元分析方法建立了坝体和坝基的三维有限元模型,对深厚覆盖层上面板堆石坝的应力变形的进行仿真模拟。结合具体工程实例,采用Duncan E-B本构模型建立三维有限元分析模型,得到了深覆盖层上面板堆石坝的应力变形规律。研究表明建在深厚覆盖层上的面板堆石坝,坝体的应力分布规律符合一般规律,其值均在应力合理范围之内;由覆盖层基础引起的坝体垂直沉降比较明显,最大沉降大约位于坝体中部。与修建在基岩上的常规面板堆石坝相比,深覆盖层地基上的面板堆石坝的坝体和坝基的垂直沉降、水平位移和大小主应力均有所增大。具有可压缩性的深覆盖层地基在上部坝体的自重作用下将导致坝体的建基面产生一个下凹的变形。     

船用低速柴油机曲轴的动态响应仿真

利用三维建模软件UG、有限元软件ANSYS对某低速船用柴油机曲轴建模并进行曲轴进行结构应力动态响应的分析方法,着重介绍了如何使用ANSYS的APDL参数化设计语言技术研究曲轴各截面应力值随曲轴转动变化关系,考虑柴油机是否满足结构强度要求,为该系列船用柴油机设计提供了依据。