变工况下的发动机连杆动态应力与疲劳损伤分析

以发动机曲柄连杆机构为研究对象,基于柔性多体动力学理论,建立了活塞、连杆、曲轴和飞轮的刚柔耦合动力学模型,分别计算了发动机稳态工况与变工况下的连杆应力,并对连杆危险节点的应力时间历程进行了雨流计数和疲劳损伤计算。结果表明,发动机在变工况运行时,连杆危险节点应力变化幅值相对稳态工况增大,加速了连杆的疲劳破坏。     

基于圆角滚压工艺的曲轴疲劳行为研究

利用有限元计算软件Abaqus,采用三维显式动力学计算,模拟曲轴圆角滚压过程。利用软件自带的二次开发程序,编写数据采集程序,得到了曲轴圆角表面和内部的应力分布情况。参照曲轴真实疲劳试验,对曲轴进行模拟弯曲疲劳试验,得到不同弯矩水平下曲轴圆角应力分布情况。将模拟弯曲疲劳试验得到的圆角工作应力与滚压后的圆角残余应力进行耦合计算,获得更为准确的曲轴疲劳强度,并依此对曲轴滚压参数进行优化,优化后的曲轴疲劳极限弯矩提高15.7%。     

基于多体动力学的柴油机曲轴疲劳寿命分析

为分析4100QBZL柴油机曲轴的疲劳寿命,建立该曲柄连杆机构的刚柔耦合多体动力学模型,将多组试验测量的缸内压力作为驱动力,进行耦合仿真得到曲轴在柔性体模型下的主轴颈、连杆轴颈负荷仿真结果,并根据载荷结果对曲轴进行静强度校核。最后结合由多体动力学软件得到的载荷谱与有限元分析所得的曲轴在各个工况下的应力应变分析结果,以及通过材料的各项属性拟合出的S-N曲线,对曲轴进行了疲劳寿命预测。结果表明:曲轴的静强度及疲劳寿命均达到了工程设计要求,曲轴最危险部位的寿命次数也达到了1013以上,认为曲轴不会发生疲劳破坏。     

应变-寿命模型在曲轴寿命预测中的对比研究

将3种不同的应变-寿命模型应用于曲轴的疲劳寿命评估中,并对疲劳试验数据和预测数据进行了对比。考虑到曲轴淬火残余应力的影响,对曲轴的表面残余应力进行了测试,并将测试结果应用于计算中。通过一系列的对比,证明了S-L-B模型对于曲轴的疲劳寿命预测是最有效的,Chen模型次之,修正的SWT模型一致性最差。     

汽车发动机曲轴疲劳强度分析及有关问题探讨

对汽车发动机曲轴进行了符合实际情况的三维建模，校核了曲轴在交变载荷下的疲劳强度，并通过曲轴的疲劳试验对分析和计算的结果进行了验证。对忽略惯性力、忽略相邻曲拐影响以及忽略扭矩的简化模型分别进行了计算，得出了不同建模方法对计算结果精度的影响。对曲轴圆角形状优化、圆角应力分布和强化工艺等相关问题进行了探讨。     

基于柴油机考核工况的活塞高周疲劳寿命预测

针对柴油机台架耐久性试验规范规定的柴油机考核方法及工况,建立了多工况循环载荷作用下活塞高周疲劳寿命预测流程;采用Abaqus有限元分析软件建立活塞温度及应力计算模型,通过与试验数据对比进行模型标定,计算了各工况下活塞温度场及应力;采用Femfat软件考虑温度场及各种修正因素的影响对活塞单工况下高周疲劳寿命进行预测,采用双线性累积损伤准则对柴油机考核工况下活塞疲劳寿命进行预测。结果表明:采用双线性累积损伤准则可便捷地进行多工况周期性载荷下活塞高周疲劳寿命预测;活塞冷却油腔位置处寿命最低,但可满足柴油机考核使用要求。     

装载机驱动桥壳的载荷谱与疲劳寿命分析

为对装载机驱动桥壳进行疲劳寿命分析,建立了一套动态测试系统,对一台ZL50装载机的驱动桥进行动力学测试,得到其典型工况下的应变与应力的时间历程,编制成典型载荷谱,并计算了该桥壳的疲劳寿命.计算结果表明:该桥壳具有较好的疲劳寿命;但疲劳寿命分析的关键区域与最大静应力区域并不一致.     

变惯量多体曲轴轴系发动机动力学仿真

基于拉格朗日方程,在考虑曲柄连杆的变惯量、气缸的摩擦扭矩和燃气压力总指示扭矩的基础上建立了发动机曲轴轴系动力学模型。利用ADAMS内置的参数点坐标、参数化方程功能,在ADAMS内二次开发了集曲轴轴系结构参数、摩擦扭矩参数、负载扭矩参数和发动机点火次序选择的参数化软件。通过曲轴柔性处理获得轴系模态中性文件,由ADAMS/FLEX模块导入到ADAMS中建立了柔性曲轴的发动机多体动力学虚拟样机,结合某型车进行了动力学仿真。结果表明,发动机有效输出扭矩受摩擦扭矩和变惯量扭矩的影响较大,柔性曲轴比刚性曲轴能更好地模拟发动机曲轴,为车辆动态性能仿真提供了良好的发动机模型,并可为发动机的轴系设计、曲轴的强度校核和寿命计算提供准确的载荷。     

悬架下摆臂的疲劳寿命分析

根据汽车悬架下摆臂所受的极限静载工况下的结构应力分析、道路载荷作用下的疲劳损伤分析和常用行驶工况下的疲劳寿命等分析,采用CAE与台架和道路试验相结合的方法,从多体动力学得到载荷值,应用“惯性释放法”获得不同工况下,下摆臂的应力分布特征;据此确定易出现疲劳损伤的部位,为下摆臂探索出一种一体化疲劳寿命分析方法;采用该方法对某型汽车下摆臂进行分析的结果表明,受到的应力下降1OMPa时,疲劳寿命约能提高1倍.     

电动车轮边减速器轴系载荷谱设计原理的研究

本文中根据电动汽车轮边驱动减速器轴系零件的材料特性,进行了轴系零件的疲劳特性和低载强化特性的研究。首先建立了零件的应力-寿命曲线和低载强化三维曲面,为轴系零件的寿命计算提供了数据基础。接着提出了变尺寸零件的工作应力快速计算方法,并根据上海市道路循环转矩谱,将载荷谱外推得到了等效于3 000km行程的转矩载荷谱。最后通过调整轴系零件工作应力谱的疲劳损伤和强化比例,设计出满足寿命要求、尺寸最小的轴系零件。该方法可为汽车零部件的设计与分析提供一种新思路。     

基于子模型方法的曲轴强度分析

发动机曲轴的破坏形式主要为圆角部位的疲劳失效,为减小计算规模,提高分析效率,文章对某直列4缸发动机曲轴系建立多体动力学模型,计算曲轴的动态载荷谱,使用圆角子模型完成曲轴强度分析。计算表明,曲轴最薄弱部位于第8曲柄臂相连的曲柄销圆角,其疲劳安全系数为1．471。采用圆角子模型方法可以快速高效完成发动机曲轴的强度计算.     

基于有限元的内燃机曲轴疲劳强度分析

内燃机曲轴轴颈的过渡圆角处是应力高度集中部位,是疲劳裂纹的最先形成位置,因此曲轴圆角是曲轴设计时需要重点关注的部位。文章采用NASTRAN软件对某发动机缸体进行模态缩减,利用EXCITE-PU软件进行动力学分析,再通过N-soft软件进行圆角的疲劳安全系数分析。结果表明,通过增加圆角半径的方式可以解决曲轴的断裂问题。     

Model for dynamic behavior of the crankshaft of an air cooled diesel engine subjected to severe functioning

The dynamic behavior of the engine organs in severe conditions is complicated to identify. In this paper, the dynamic behavior of the crankshaft of the diesel engine Deutz F8L413 direct injection-type air cooled in the severe operating conditions is investigated in a 3D global model. The maximum operating characteristics of the engine are experimentally measured on a bench test equipped with a hydraulic brake. The most stressed areas of the crankshaft are determined by numerical simulations. In addition, an analysis of the fatigue behavior of the crankshaft is carried out by using two fatigues criteria. The efficiency of the model is demonstrated by comparing between the numerical results and the experimental data obtained with the natural modes of vibration test.     

大功率多缸柴油机曲轴疲劳强度评估方法

以某型大功率柴油机作为研究对象,采用ADAMS/Engine建立了多缸柴油机曲柄连杆机构多体动力学模型,计算得到了曲轴的工作载荷.通过建立曲轴的整体三维有限元模型,将主轴承对主轴颈的支撑边界定义为接触对以模拟实际的约束状态,并将动力学计算所得一个周期内的曲柄销载荷历程曲线离散为16个载荷点,并按照发火次序,组合得到了16个载荷工况以模拟曲轴上的交变载荷,载荷的施加采用函数分布的形式模拟滑动轴承的压力分布,通过非线性有限元分析得到曲轴的应力应变结果.在此基础上,利用曲轴材料性能数据绘制了曲轴Goodman疲劳强度曲线,自编后处理分析程序得到了曲轴上所有节点的疲劳强度安全系数.结果表明:材料为42CrMo的整体曲轴满足结构疲劳强度要求,油孔处和过渡圆角处的疲劳强度安全系数相对较小,采用Goodman疲劳曲线计算的最小疲劳强度安全系数为5.04.分析结果与曲轴实际失效位置一致.     

含曲轴裂纹的往复压缩机十字头对机体的作用力分析

为了研究往复压缩机曲轴出现裂纹后十字头对机体作用力的变化规律,建立了往复压缩机动力学仿真模型,通过对曲柄中间位置开一个2mm宽的槽模拟开裂纹,对曲轴顺、逆时针旋转时有无裂纹两种条件的往复压缩机进行刚柔耦合分析,对比分析了十字头对机体作用力变化规律。研究结果表明:曲轴顺时针旋转时无裂纹条件下作用力的峰值大于有裂纹条件下作用力的峰值,曲轴逆时针旋转时无裂纹条件下作用力的峰值小于有裂纹条件下作用力的峰值。     

汽车发动机曲轴疲劳试验方法

研究了汽车发动机曲轴弯曲疲劳、扭转疲劳试验方法,重点介绍了试验设备、试验方法、试验评价等内容,为产品开发及生产检验中评价曲轴的可靠性提供技术支持。     

康明斯高强度球铁曲轴研究

比较了由三种不同牌号材质所加工出的6BT球铁曲轴疲劳强度及安全系数,探讨了不同的材质和强化工艺对6BT球铁曲轴的影响,为选择合适的球铁材料及提高6BT球铁曲轴的性能提供了参考。