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.     

船用柴油机曲轴疲劳分析

随着计算机技术的发展,计算机辅助工程(CAE技术)在产品的设计中已经大量地使用,其中有限元技术已经成为一种不可或缺的分析工具。本文采用动力学仿真软件ADAMS结合疲劳分析软件MSC.Fatigue对曲轴的疲劳寿命进行评估,先利用动力学仿真软件ADAMS计算得到曲轴载荷谱,然后基于有限元分析结果的对曲轴进行疲劳计算分析。     

船用柴油机曲轴疲劳分析方法研究

分别采用简化法、协同法对某船用柴油机曲轴进行疲劳分析,根据FKM标准建立疲劳分析模型,在进行曲轴疲劳计算时,均考虑应力梯度、平均应力、加工工艺、可靠性等因素的影响。计算所得曲轴疲劳安全系数和应力幅值表明,简化法计算出的最小安全系数和应力幅值略大于协同法。     

曲轴的三维光弹性分析

对万匹机曲轴分别进行了弯曲、扭转的三维光弹性分析,得到了曲轴的弧形凹角和油孔处的最大应力和应力集中系数分布曲线,并计算了疲劳安全系数,为曲轴的强度计算提供了依据.     

舰船柴油机零部件全寿命周期主动可靠性研究

从全寿命周期主动可靠性在柴油机设计中的体现入手,依据疲劳累积损伤模型确定功能函数;通过循环调用计算可靠度指标等方法,确定指定寿命任意置信水平下的可靠度.以曲轴为例,考察了不同应力水平下疲劳寿命与可靠度之间的关系.提出了基于可靠度和经济性求解维修周期的策略方法,对于故障时间的分布符合Weibull分布的零部件,进行了预防维修计划的算例分析.结果表明,给出的方法既适用于柴油机概念设计阶段预定结构寿命下的可靠性设计,也满足柴油机在使用阶段对故障预报的需求,为维修决策提供支持.     

曲轴的三维光弹性分析

对万匹机曲轴分别进行了弯曲、扭转的三维光弹性分析，得到了曲轴的弧形凹角和油孔处的最大应力和应力集中系数分布曲线，并计算了疲劳安全系数，为曲轴的强度计算提供了依据。     

两种低周疲劳计算方法的应用比较

分别用两种不同的低周疲劳寿命计算方法计算某艇体的上壳体疲劳寿命.一种是现在应用比较广泛的首先计算应力强度因子,然后利用PAIRS裂纹扩展速率公式来计算;另一种是首先求得材料的应变幅一寿命曲线,然后根据实际结构中疲劳热点处的应变幅来计算疲劳寿命.分析两种不同的计算方法所得出的结果,得出应力对疲劳寿命的不同影响特点.     

半潜平台结构疲劳寿命评估方法比较

为了研究各种疲劳评估方法对海洋结构物疲劳寿命评估结果的影响,利用S-N曲线方法和断裂力学方法分别计算了半潜式海洋平台的疲劳寿命,分析比较了二者计算结果的差别.同时比较了疲劳载荷预报中谱分析方法和设计波法的计算结果,分析研究半潜式海洋平台结构关键节点疲劳应力计算中设计波和载荷参数的确定方法,为半潜式海洋平台的疲劳寿命评估提供依据.经过比较分析,认为S-N曲线方法和断裂力学方法应用于评估海洋结构物疲劳寿命均是可行的,使用设计波法来计算半潜式海洋平台横撑与立柱交点处结构疲劳寿命时应该以60°浪向的横向扭矩为特征设计波浪载荷来决定设计波参数比较合理.     

关于《船规》中柴油机曲轴强度校核公式的研究

在我国以前的《船规》中,对曲轴强度的校核以静强度理论为依据,其计算结果同曲轴的实际动态应力情况差别较大。本文推荐的曲轴强度计算公式,是以曲轴承受交变负荷的情况下,按动态应力和疲劳破坏的机理提出的,使计算结果同曲轴实际应力状态更为接近,并为我国现行的《船规》所采纳。     

耐压锥柱结合壳疲劳寿命有限元预测

本文首先介绍了基于有限元疲劳寿命的理论基础和分析方法,然后建立锥柱结合壳有限元分析模型,经计算,疲劳寿命结果与试验数据相符,而局部应力-应变法估算的疲劳寿命误差较大.本文最后得出用有限元方法估算疲劳寿命不但可靠度高,而且可以方便地修改计算参数,进行结构优化,提高了计算的准确性和运算效率,极大程度地降低了人工费用.     

基于数值模拟的主机曲轴臂距差计算方法研究

主机曲轴臂距差是船舶推进轴系校中施工中的一个非常重要的技术参数,与轴系校中状态互相影响、互相制约.鉴于传统测量法具有一定的随机性和偶然性,提出在轴系校中设计阶段通过数值模拟计算和分析曲轴臂距差的新方法.以76000吨成品油轮为例,将典型轴系校中设计状态作为推进轴系有限元模型的边界条件,模拟计算曲轴臂距差值,从而实现对曲轴轴线分布状态及主机各轴承相对位置的预估.通过计算结果与测量数据的对比分析,证明数值模拟方法的可行性和优越性,对实际的校中施工具有指导意义.     

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。     

柴油机曲轴运转的非线性振动与混沌

通过对柴油机曲柄(曲轴)连杆机构作运动和受力分析，将其受力简化为气体膨胀的瞬间作用力和柴油机运转的惯性力，且均假设为集中荷载。因此曲轴运转的力学模型也可简化为：气体作用力为转子周期性脉冲力；惯性力为转子-轴承系统的力。这两个力学模型都存在非线性振动，且在一定条件下产生混沌现象，这从理论上解释了柴油机曲轴的运转能产生非线性振动和混沌。同时本文还应用功率谱法来研究混沌性态。在实例分析中，我们通过对8NVD2U-48A柴油机主轴承对应的机体上布采样点，对表面振动信号进行采样且对采样进行功率谱分析，其结果说明上述结论在理论上是正确的。这一结论也为柴油机曲轴和主轴承的故障诊断提供了理论基础。     

柴油机曲轴断裂原因新析

针对柴油机曲轴断裂的原因,提出了一种新见解--"油楔力"的作用是加速曲轴断裂的一个主要原因.指出"初始裂纹"是曲轴断裂的危险信号;交替变形产生的交变负荷是"油楔力"能量的来源;"油楔力"的作用使裂纹加速扩展,从而导致曲轴载荷截面尺寸不足而发生突然折断,使曲轴断裂发生在材料疲劳破坏之前.消除初始裂纹是曲轴安全运转的保证.     

船舶柴油机曲轴的模态分析

通过建立船舶柴油机曲轴的三维几何模型,结合 ANSYS 软件对曲轴的细节特征和约束进行简化.采用Lanczos法进行自由模态分析,获得曲轴前5阶固有频率和振型向量,并求得曲轴振动中的危险区域.     

模态分析法在船舶曲轴上的应用

以船舶6缸柴油机曲轴为例,在用CAXA软件建立三维实体模型的基础上,用AN—SYS软件对机体进行模态分析,计算出前2阶的相应振型,分析的结果显示出变形情况,为优化设计和故障诊断提供必要的依据．     

负荷突降工况柴油机曲轴应力多柔体动力学分析

通过仿真试验对负荷突降和转速上升2种工况下曲柄销中心和主轴颈中心处的应力情况进行定量分析,并对应力图谱进行分析。利用Pro E软件对柴油机运动部件进行三维建模,并对其进行组装配置。基于有限元软件ANSYS建立曲轴的三维模型,对曲轴的模态进行分析,进而形成曲轴的多体动力学模型。利用ADAMS平台建立柴油机运动模型,通过施加约束、运动和载荷,最终形成柴油机的虚拟样机试验平台,得到相应工况下的应力图谱,并加以分析。     

基于ADAMS的柴油机曲轴仿真分析

为研究柴油机曲轴在正常工况下载荷的变化规律,建立柴油机曲轴轴系动力学仿真模型,并通过曲轴的模态分析得到曲轴的柔性体模型,通过试验测量瞬时转速与仿真结果对比,验证仿真模型的准确性,在此基础上对柴油机曲轴进行模拟仿真分析,得到曲轴载荷变化的一些规律。     

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.