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.     

基于整体模型的发动机主轴承壁强度分析

对采用局部模型进行发动机主轴承壁强度分析的不足进行了研究,提出了包含完整机体与主轴承盖的整体模型的分析方法。针对某直列4缸柴油机,根据标定转速与最大转速2个工况下主轴承载荷曲线选取曲轴危险转角,以危险转角下主轴瓦的油膜压力与燃烧压力作为工作载荷,进行了基于整体模型的主轴承壁强度分析。结果表明,整体模型法能够更真实地反映主轴承壁的受力情况,提高了计算精度。     

某柴油机主轴承壁有限元分析

文章使用有限元分析方法对某柴油机主轴承壁及相应的主轴承盖在装配预紧力与动载下的变形与应力进行了评估,并计算了疲劳安全系数。为该柴油机的设计工作提供了帮助,也可以为类似零部件的有限元分析提供参考。     

高速柴油机主轴承的设计与计算

对高速柴油机曲轴主轴承的受力进行了分析，介绍了主轴承座、主轴承盖及主轴承螺栓的结构设计与计算，并以某一高速柴油机的主轴承为例进行了计算。     

曲轴动态应力模拟及多轴疲劳计算

建立了某4缸柴油机曲轴轴系和主轴承座的有限元模型,采用EXCITE软件对曲轴轴系和连杆活塞组进行了多柔体的动态仿真,模拟了不同转速工况下曲轴随曲柄转角变化的动态应力。对曲轴动态应力结果进行了多轴疲劳计算,校核了不同运转工况下曲轴的疲劳安全系数,解决了弯扭耦合与多子系统交叉耦合时整体曲轴疲劳可靠性计算的难题。     

商用车后驱动桥主减速器主锥轴承预紧研究

系统研究了商用车后驱动桥主锥轴承预紧的计算、安装、调整和检测方法。结合整车道路载荷谱,优化计算轴承轴向预紧载荷,提升了总成设计寿命;通过试验验证了轴承预紧力与轴向夹紧力、轴向夹紧力与螺母紧固扭矩的关系,为主锥总成装配中螺母紧固扭矩的确定提供了依据;验证了圆锥滚子轴承转动摩擦阻力矩与轴向载荷的线性关系,并试验研究了多个因素对摩擦阻力矩的影响,对轴承预紧的在线检测方法提出了改进要求。     

基于有限元法的重型卡车轮毂松动原因及改进

针对某重型卡车出现的轮毂轴承松动问题,利用厚壁筒理论及ANASYS有限元分析方法,对直线行驶及转弯工况下轮毂轴承的非线性接触问题进行受力分析和接触应力求解,得到了轮毂塑性变形的临界接触应力及实际接触应力,揭示了轮毂轴承座因塑性变形而产生扩径进而松动的过程；提出了改变轮毂材料及结构尺寸的改进措施,计算及模拟结果表明,改进后,轮毂临界塑性接触应力提高78.1％,实际接触应力降低12.2％,单桥承载30 t时安全系数为2.6.     

曲轴轴承系统动力学和摩擦学行为耦合分析

以多柔体动力学理论为基础,建立了某4缸柴油机曲轴—轴承系统考虑主轴承摩擦学特性的ADAMS动力学仿真模型,求解得到曲轴动力学响应和主轴承反力。在此基础上采用有限差分法进行主轴承润滑分析,得到各个主轴承最大油膜压力和最小油膜厚度的动态变化规律。计算结果表明,曲轴各个主轴颈的径向振动响应,各主轴承反力、最大油膜压力和最小油膜厚度具有结构对称性。     

EQ368发动机连杆的三维有限元分析

本文对 Ｅ１３６８发动机连杆建立了三维有限元模型，并利用ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ分析程序进行了应力和变形分析，确定了不同载荷下的高应力区及其变形形状，计算连杆最危险部位的安全系数，从而为连杆的改进设计提供了依据。     

大跨径悬索桥主缆安全系数的研究

为研究主跨1 000m以上大跨径悬索桥主缆安全系数的取值问题,建立西堠门大桥(主跨1 650m的两跨连续梁悬索桥)空间几何非线性有限元模型,分别按照各国的荷载标准对模型进行加载,计算结构在荷载作用下的内力及位移,并根据相应的规范进行荷载组合,计算出主缆相应的安全度,采用Wyatt公式进一步计算模型考虑主缆二次应力后的安全系数。计算分析结果表明,大跨径悬索桥主缆安全系数可由2.5降低至2.3,从而给出了大跨径悬索桥主缆容许应力安全系数2.3的建议值。     

内燃机曲轴系统动力学与动力润滑耦合仿真

建立某V8增压柴油机曲轴轴系动力学与轴承油膜动力润滑耦合仿真模型,并通过相应试验数据进行校核。通过耦合仿真计算获得各质量点扭振角位移和共振频率,以及轴承载荷、轴心轨迹、最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦功耗等参数。结果表明,主轴承5润滑性能最好,主轴承4则最差。与不考虑油膜动力润滑的计算结果对比,自由端扭振角位移幅值降低9%,扭振附加应力最大降低10.8%。     

发动机气缸体疲劳试验研究

通过模拟发动机工况及参考国外的疲劳试验方法,对气缸体进行疲劳试验,可以确定气缸体的耐压性能和气缸体上主轴承盖的承载能力,由此确定气缸体的疲劳寿命,从而得出发动机气缸体的安全系数,为气缸体的设计、生产提供可靠的依据。     

针形独塔斜拉桥钢铰支座非线性接触分析

惠平路跨蕴藻浜大桥采用针形独塔混合梁斜拉桥,钢结构主塔与塔底铸钢支座间铰接,该铰接处存在非线性接触效应。采用ANSYS分析软件对考虑接触效应的钢铰支座进行受力性能数值模拟,通过与Midas整体模型分析结果对比,证实该有限元模型的准确性。此外,对成桥阶段和正常使用阶段受力性能的分析,验证了下塔柱以及铸钢支座的安全性;对下塔柱和铸钢支座应力的分析结果表明,忽略接触非线性效应将可能低估塔柱的应力水平,从而影响对结构可靠性的判断。     

桥梁结构安全系数取值问题讨论

安全系数具有含义明确、便于工程技术人员理解和工程应用等优点。为了方便读者理解和阐释具体的问题,对桥梁结构安全系数取值原则和设计规范中存在的问题进行分析与讨论。首先,从影响结构安全的诸多不确定因素入手,定义了基准安全系数和调整系数;其次,从材料、构件、连接和结构,主要承重结构和桥道结构,上部结构和下部结构,结构约束体系,永久性构件和非永久性构件,施工阶段和运营阶段,结构分析手段,以及荷载取值等角度讨论了安全系数的调整原则;最后,在既定原则的基础上,从结构抗力、荷载作用、破坏模式和分析手段的角度,主要对比分析了桥梁设计规范中的安全系数,讨论了规范中安全系数取值的合理性,并提出了安全系数取值方面存在的问题和建议。     

拱桥吊杆安全性加固改造方案设计研究

部分早期建设的吊杆拱桥因设计理念、技术等限制,吊杆上、下端分别固结于拱肋及主梁混凝土内,为不可更换构件,且吊杆运营状况难以检查。为改善这类拱桥吊杆受力状态,确保结构安全性能,以某下承式钢管混凝土拱桥为背景,进行吊杆安全性加固改造方案设计研究。加固设计时,在2根旧吊杆(采用19-?j15 mm抗拉强度270 ksi低松弛钢绞线)之间增设1根吊杆(采用37-?s15.2 mm抗拉强度1960 MPa高强度钢绞线),新吊杆按恒载状态下各吊点3根吊杆内力相当的原则设计,新吊杆及其锚固结构为可更换构造。通过不同工况下有限元模型计算分析可得:采用该方案加固后,桥梁结构受力状态保持不变,结构安全性显著提高;在新、旧吊杆共同受力的状态下,旧吊杆安全系数约为原设计的1.5倍,新吊杆最小安全系数为6.3;旧吊杆完全失效的极端工况下,新吊杆承载能力满足受力需求。     

钢架岩墙组合支撑工法动态施工力学特性及其应用

京沪高速公路济南连接线浆水泉隧道全长3 101 m，最大开挖断面尺寸为19.5 m×13.1 m，是目前中国最长的双向八车道高速公路隧道。浆水泉隧道穿越地层主要以Ⅲ，Ⅳ级硬质灰岩为主，且施工工期紧，传统的双侧壁导坑法、CRD法等因施工工序繁琐，临时支撑多，施工效率低，无法满足工程工期需求。基于以上背景，提出钢架岩墙组合支撑分部施工工法，主要特点是中间岩墙和上台阶临时钢架组成临时支护体系，在减少临时支撑的同时，中部岩墙还能通行车辆，5个工作面可同时施工，从而实现快速施工；在此基础上，进一步运用数值计算与室内模型试验相结合的方法，对该工法的动态施工力学特性进行研究。结果表明：施工过程中，隧道上部围岩开挖的时间段是支护结构受力最不利时期，支护结构内力在此期间增长迅速，波动较大；中隔壁是支护结构中受力最不利处，其余部位结构受力对隧道施工反馈很小；影响拱顶沉降和仰拱隆起的主要因素是隧道上部围岩的开挖，影响拱脚处围岩水平收敛的主要因素是隧道下部围岩的开挖；支护结构承载和围岩变形均能够满足公路隧道施工安全需要；通过在浆水泉隧道中的实际运用表明该工法能有效提高施工效率，缩短施工工期，是一种可行的超大扁平断面隧道快速施工工法。     

重载列车对隧道裂损衬砌承载性能的影响研究

为定量分析重载列车动载作用下隧道裂损衬砌裂缝的演化机制和承载性能的变化规律，采用扩展有限元与直接循环法相结合的方法模拟裂缝在列车荷载作用下的扩展路径，并通过模型试验对方法的有效性和准确性进行验证。模型试验与数值模拟的误差仅为3.7%，表明该数值模拟方法较为精确。研究发现： 1）在重载列车动载作用下，裂损衬砌仰拱处的动力响应相较于衬砌其他位置会更为剧烈，裂损衬砌仰拱处的安全系数与衬砌其他位置相比则更小，因此裂损衬砌仰拱位置为重载列车动载下的危险部位； 2）重载列车轴重对裂损隧道衬砌的动力响应影响比初始裂缝深度及车速对裂损隧道衬砌的动力响应影响更为明显，而裂损衬砌的安全性能受初始裂缝深度影响比受轴重及车速影响更为显著。