综合强化法提高球铁曲轴疲劳强度及其与残余压应力的关系

前言大连柴油机厂生产100系列柴油机,采用稀土镁铜钼球铁曲轴,在使用中发现曲轴断轴率高。据1972年统计高达4％左右,多属于疲劳断裂。主要原因是曲轴强度储备能力低,曲轴弯曲疲劳试验弯矩 M_(-1)=8500-9000kg-cm。安全系数小于1.3,未达到柴油机曲轴强度指标要求(一般认为柴油机曲轴安全系数1.3—1.6范围内)。     

基于柴油机考核工况的曲轴疲劳耐久性模拟试验方法

针对曲轴耐久性试验周期长、费用高等问题,提出一种基于柴油机台架考核试验的曲轴疲劳耐久性模拟试验方法.该方法使用有限元瞬态分析计算获得曲轴在4种主要考核工况下的应力时间历程,按不同工况考核时间比例编制了疲劳载荷谱,根据疲劳损伤累积理论计算出曲轴可持续工作时间,并提出了耐久性评价方法.以某曲轴为例,叙述了模拟试验方法的应用过程.应用结果表明,该方法可以对曲轴考核工况的耐久性进行模拟,也可用于曲轴设计时的疲劳寿命预测.     

柴油机曲轴静强度分析

发动机工作中曲轴承受着周期性变化的交变载荷,会引起曲轴的疲劳失效。对曲轴三维模型进行基于有限元法的疲劳强度分析。用Hyper Mesh建立曲轴网格模型,使用Abaqus加载弹簧约束、余弦载荷,使计算模型更接近于实际工况,得到曲轴应力载荷分布图;计算出曲轴强度安全系数,并对其进行校核,最后提出提高曲轴疲劳强度的措施。     

某压缩机连杆关键点的疲劳寿命计算

利用ANSYS软件对连杆进行分析,得出连杆的安全系数分布图。对影响压缩机连杆疲劳寿命的应力因素进行计算,利用Paris公式对几个关键点进行了疲劳计算,得出几个关键点的疲劳寿命。计算结果与ANSYS计算得出的安全系数分布趋势结果吻合较好,能够对连杆的结构优化提供一定的理论支持.     

曲轴强度多体动力学与有限元子模型法仿真

建立以曲轴系为核心的多柔性体动力学仿真系统,曲轴系及气缸体组件模型采用AVL Excite软件进行刚度与质量矩阵装配.在考虑轴承弹性流体动力学特性的条件下得到各轴颈轴心轨迹和油膜压力分布,利用有限元（FEA）子模型方法先求解曲柄臂整体模型的结果并驱动圆角子模型,得到危险工况下圆角精细有限元模型的各处动态应力历程及分布,最终使用高周疲劳应变寿命模型校核了圆角动态疲劳安全系数满足设计要求.对曲轴结构模态和运转条件下扭振响应的计算结果与实验值进行了对比,说明柔性体多体动力学结合有限元子模型方法进行曲轴动态疲劳强度的计算和校核是精度和效率均较高的一种计算方法.     

钢制组装式车轮的轻量化设计及多目标优化

设计了一种以热轧高强钢作为内轮辋、低碳钢作为外轮辋材料的异种钢材组装式车轮,提出一种车轮多种工况下循环载荷疲劳耐久试验方法,对车轮进行疲劳寿命预测. 基于有限元法,计算不同位置下施加载荷时车轮的强度、刚度,不同应力频率下的疲劳寿命和安全系数,并分析出局部大应力关键部分. 以转弯工况建立参数化模型,定义了8个结构设计变量,利用最优拉丁超方实验设计方法选取初始样本点,拟合了车轮Kriging近似模型,以车轮最小质量、疲劳寿命和疲劳寿命安全系数最大为目标,并以应力、最大形变量为约束,对车轮进行多目标优化,并进行弯曲疲劳试验验证. 结果表明,异种钢材组装式车轮在优化后,性能良好,满足设计寿命要求,质量较优化前车轮减重9.73%.     

油膜润滑的发动机曲轴疲劳寿命分析

在Virtual lab中建立某型V8发动机曲轴系统的多体动力学模型,考虑曲轴系统的油膜润滑条件,创建主轴颈处润滑的油膜文件,通过多体动力学仿真计算,得到曲轴在弹性支撑下的载荷历程,并将其作为疲劳寿命分析的输入参数;利用Virtual.Lab的Durability模块对曲轴进行疲劳寿命计算,获得精确的曲轴损伤分布和疲劳寿命。仿真结果表明:通过系统多体动力学仿真能够得到部件准确的载荷情况,考虑油膜润滑真实的反映了曲轴受载情况;曲轴寿命最短处为第一曲拐与第二主轴颈过渡处内侧。     

发动机曲轴纵向结构参数的优化设计

发动机缸心距确定后，其曲轴单拐的纵向结构参数结构如何分析对曲轴的刚度、强度、重量、体积及寿命有着极其重要的影响，本文利用有限元静力分析方法和结构形状优化设计方法，对曲轴单拐纵向结构参数进行了灵敏度分析和优化设计，为某型号发动机曲轴结构设计提供了理论计算依据。     

发动机曲轴纵向结构参数的优化设计

发动机缸心距确定后，其曲轴单拐的纵向结构参数如何分配对曲轴的刚度、强度、重量、体积及寿命有着极其重要的影响．本文利用有限元静力分析方法和结构形状优化设计方法，对曲轴单拐纵向结构参数进行了灵敏度分析和优化设计，为某型号发动机曲轴结构设计提供了理论计算依据．     

军用柴油机曲轴的虚拟设计

为了提高军用柴油机的设计质量和效率,本文以某军用柴油机曲轴为例,对曲轴进行了虚拟设计.利用基于特征的参数化建模技术对曲轴进行了虚拟原型的建立;模拟曲轴实际工作状态的边界约束和载荷条件,建立了曲轴的虚拟环境以复现和预测其在真实环境下的性能和特征;利用振型叠加法对曲轴进行动态响应分析;通过采集整个位移场的最大变形量,并与设计指标对比,满足给定要求.说明通过对曲轴的虚拟设计,设计质量和效率大大提高,从而为整个柴油机的虚拟设计奠定了基础.     

Q235钢裂纹扩展参数的实验测定

材料的疲劳裂纹扩展参数是材料的固有特性 ,是开展裂纹监控的重要参数。为了开展对 Q2 35钢的裂纹进行有效的监测 ,用实验测量了计算 Q2 35钢材料的疲劳裂纹扩展速率的两个参数。这两个参数的测定 ,是对 Q2 35钢材料特性参数的补充。     

军用柴油机曲轴的虚拟设计

为了提高军用柴油机的设计质量和效率，本文以某军用柴油机曲轴为例，对曲轴进行了虚拟设计．利用基于特征的参数化建模技术对曲轴进行了虚拟原型的建立；模拟曲轴实际工作状态的边界约束和载荷条件．建立了曲轴的虚拟环境以复现和预测其在真实环境下的性能和特征；利用振型叠加法对曲轴进行动态响应分析；通过采集整个位移场的最大变形量，并与设计指标对比，满足给定要求．说明通过对曲轴的虚拟设计，设计质量和效率大大提高．从而为整个柴油机的虚拟设计奠定了基础．     

2102型农用柴油机平衡性分析及平衡措施

利用I-DEAS三维实体造型软件的参数化技术，建立了2102型农用柴油机曲轴飞轮总成的三维模型，通过对两缸机的平衡性进行计算，分析了现有两缸机平衡性存在的问题，并在结构允许的范围内提出了相应的改进措施。     

柴油机曲轴变形的定性分析及解决措施

在柴油机曲轴的安装及修理过程中,最难解决的技术问题就是柴油机曲轴的最后一个曲柄因装上飞轮后有距差增大。该文是以６３００Ｃ型柴油机为例,计算由于飞轮引进曲轴最后一个曲柄的臂距的增大程度,并提出一些相应的解决措施。     

耐热钢概率疲劳损伤新参数研究

结合火电厂耐热钢在运行过程中发生疲劳损伤失效问题,提出一个概率疲劳损伤服从三参数威布尔分时的形状参数m、尺度参度α和位置参数N0确定的新方法,由于用解析法计算分布参数的复杂性以及用图解法（也称概率纸法）估计时的精度较低等原因,从而使三参数威布尔分布在概率疲劳损伤分析中的应用受到一定限制。本论述了一种利用图解法与优化法相结合的方法求解其三个分布参数,用它对几种耐热钢疲劳试验的寿命数据进行了三参数威布尔分布拟合,其结构是相当好的,表明提出的确定威布尔分布三参数新方法简捷实用。     

小缸径直喷式柴油机喷油嘴喷孔的参数确定

阐述了小缸径直喷式柴油机多孔喷油嘴喷孔角度参数的计算方法，给出了喷油嘴喷孔设计、加工、检查及与燃烧来匹配的全部角度参数，还列举了85系列柴油机喷油嘴喷孔角度设计的示例。     

飞剪机曲轴动态分析与设计

应用CREO软件对剪板机整机进行动态分析,分析曲轴受力情况,确定危险曲轴部件。根据曲轴加载和空载状态下受力不同的特点,确认剪板机曲轴受脉动循环应力、对称循环应力共同作用。通过CREO软件的机械分析功能,计算曲轴工作应力,进行疲劳分析,验证设计结果的准确性。同时分析剪切宽度增大和曲轴半径增大情况下,曲轴的应力、应变和疲劳寿命。分析认为,剪切宽度增大对扭转变形的影响较大,曲轴半径在一定范围内增大可以改变剪切力的角度,从而避免其使用寿命的较大波动。     

基于特征的缸盖参数化建模及应用

建立某柴油机缸盖的参数化实验模型,并对其进行有限元动力学分析。方法,利用特征技术建立缸盖的参数化模型,最后用有元模态分析法进行其模态参数的计算,结果实现了基于特征的缸盖参数化建模,计算出前四阶固有频率及主振型。结论体现了基于特征的参数化建模在复杂结构的动力分析中的优越性,为整机的动力学仿真研究奠定了基础。     

基于ANSYS单元表的康明斯柴油机连杆疲劳分析

本文利用PRO／E建立连杆组件的复杂三维有限元分析模型，然后把它导入有限元分析软件ANSYS中，分析疲劳问题，并提出了一种方便有效的计算安全系数的方法，它是利用ANSYS软件中的ELEMENT TABLE来计算出各单元的疲劳安全系数，据此得出整个连杆的疲劳安全系数，并以云图的方式显示在构件上，还可方便查询。     

涡轮增压柴油机线性变参数模型

以平均值模型为基础,通过简化各子模型,得到包含4个变量的状态空间模型,并转化为线性变参数模型.4个状态变量分别是柴油机转速、扫气箱压力、排气管压力和压气机功率.以6S60MC型船用柴油机为例进行了仿真计算,并与平均值模型作了对比分析.结果表明,该模型相对简单而准确,可以直接用于基于模型的控制算法的设计分析.