曲轴电磁感应淬火残余应力模拟及对圆角应力影响的分析

过渡圆角处应力集中现象是曲轴疲劳断裂的主要原因之一,利用局部表面强化工艺产生残余应力的方法可有效提高曲轴疲劳强度。针对上述问题,本文使用有限元方法模拟了曲轴感应加热、快速冷却、产生残余应力的整个淬火过程。通过对某曲轴单拐淬火前后圆角处的应力状态进行模拟,定量比较了残余应力对过渡圆角处应力的影响,为曲轴的抗疲劳设计提供参考。     

防止叶片锻模开裂的小经验

叶片在锻造过程中,方形叶根的叶片锻模常易开裂。影响锻模开裂的主要原因是:锻模叶根转接圆角设计不合理以及叶片根部材料太多。我们的经验是:锻模叶片     

某发动机Ⅲ级涡轮叶片断裂失效分析

某发动机Ⅲ级涡轮叶片连续发生三起断裂失效,对这三个叶片的设计强度、材质进行了综合分析,并对三叶片的断口源区及源区附近的断裂细节特征进行了研究,对断口裂纹扩展区进行了定量分析,计算出了叶片的疲劳扩展寿命,并据此给出了叶片的定期检查周期。断裂的主要原因是失效位置处的锉磨缺口和振动应力,提出了采用高性能材料和提高叶片根转接R处的加工质量,及每间隔500h对第一榫齿与伸根转接R处进行检查的预防措施。     

基于ANSYS的曲轴应力及变形敏感度分析

建立了494柴油机曲轴有限元模型,采用试验的方法验证了模型的准确性。选择轴颈直径、过渡圆角半径、油孔直径等参数,模拟了最大爆发压力为15MPa时,曲轴过渡圆角应力和曲柄臂变形的变化规律,分析了曲轴结构参数与应力、变形敏感度系数的关系。结果表明,过渡圆角应力随轴颈直径、过渡圆角半径、重叠度的增加而减小,随油孔直径的增加而增加;曲柄臂变形随轴颈直径、曲柄销过渡圆角半径、重叠度的增加而减小,随主轴颈过渡圆角半径、油孔直径的增加而增加。曲柄销直径对过渡圆角应力最敏感,应力敏感度系数为-0.46;主轴颈直径对曲柄臂变形敏感度系数为-0.497,对变形最敏感。     

基于ANSYS的V型发动机曲轴瞬态动力学分析

对某V型发动机曲轴进行运动学分析,建立三维模型。然后根据有限元理论,应用ANSYS软件对曲轴进行瞬态动力学分析。分析一个循环内的应力云图和变形图,从结果可以看出,曲轴的应力集中在主轴颈过渡圆角处、连杆轴颈的过渡圆角处以及连杆轴颈上的油孔处附近。     

进出水孔和过渡圆角对水润滑艉轴承力学性能的影响

为提高水润滑动静压艉轴承的承载能力和降低轴承温升,在轴承内部开设型腔结构,并在轴承型腔内开设出水孔。针对不同进水孔直径、出水孔数量和直径以及不同型腔边缘处过渡圆角的艉轴承建立模型,利用ANSYS Workbench软件对艉轴承模型进行静力学分析,研究进出水孔尺寸以及过渡圆角轴承力学性能的影响。结果表明:进水孔直径增大,最大应力、应变和位移值逐渐较小,但是尺寸太大或太小,应力集中现象都比较明显;在艉轴承上设计2个出水孔比单个出水孔具有更好的力学性能;随着型腔边缘处过渡圆角半径的增加,轴承的应力应变和位移逐渐减小,表明光滑的过渡圆角能改善轴承力学性能。     

基于有限元法进出水孔和过度圆角对水润滑动静压艉轴承力学性能的影响

为提高水润滑动静压艉轴承的承载能力和降低轴承温升,在轴承内部开设型腔结构,并在轴承型腔内开设出水孔。针对不同进水孔直径、出水孔数量和直径以及不同型腔边缘处过渡圆角的艉轴承建立模型,利用ANSYS Workbench软件对艉轴承模型进行静力学分析,研究进出水孔尺寸以及过渡圆角轴承力学性能的影响。结果表明：进水孔直径增大,最大应力、应变和位移值逐渐较小,但是尺寸太大或太小,应力集中现象都比较明显;在艉轴承上设计2个出水孔比单个出水孔具有更好的力学性能;随着型腔边缘处过渡圆角半径的增加,轴承的应力应变和位移逐渐减小,表明光滑的过渡圆角能改善轴承力学性能。     

曲轴表面激光冲击强化的数值仿真

应用ANSYS有限元分析软件,分析了激光冲击强化对柴油机曲轴过渡圆角处的残余应力分布影响,比较模拟结果与试验值,得到的模拟结果与试验值基本吻合,证明了有限元模拟的方法及模拟前相关参数制定的正确性。通过ANSYS模拟,可优化激光冲击强化的相关参数,使曲轴过渡圆角处产生有利的残余应力场。     

甲醇合成塔管板结构改进设计

甲醇合成塔管板结构设计是合成塔设计的关键。对某甲醇合成塔管板采用挠性过渡圆角结构,进行改进设计,以增加管板的挠性,同时应用有限元法对管板应力强度和换热管轴向稳定性进行分析。结果表明改进设计的管板过渡圆角处应力强度大大降低,换热管轴向压应力有所减小,提高了其抗压稳定性。研究结果为高温高压换热器管板结构优化设计提供了依据。     

搪玻璃设备管口搪玻璃层内残余应力及其影响因素

为了考察搪玻璃设备管口搪玻璃瓷层残余应力分布及其相关影响,利用Abaqus软件模拟了搪玻璃设备搪烧后的冷却过程。模拟结果表明,管口搪玻璃层残余第一主应力最大值均随管口圆角半径R增大而减小,且当基体圆角半径R小于6 mm后,瓷层残余最大主应力随圆角半径R的减少增加明显;而当圆角半径R增大至15 mm后,残余最大第一主应力减少趋势变得逐渐平缓。另外,搪玻璃层内最大主应力数值随基材与搪玻璃层材料线膨胀系数差减少而减少。管口圆角处搪玻璃层厚度减少可使管口圆角处第一主应力残余应力略减少。     

齿根过渡圆角处应力的分析计算

分别用传统的材料力学的方法计算了在齿轮设计过程中，轮齿齿根处弯曲应力和在同样的条件下，用有限元方法分析了不同齿根过渡圆角齿形的齿根剖面上各点以及过渡圆角处各节点的应力值。此结果和方法为选择正确的应力集中系数，得到适合于各种具体场合的优化齿形以及进一步进行齿根过渡圆角的优化设计提供可靠的帮助。     

曲柄臂侧面圆角车刀的改进设计

随着大功率柴油机需求量的增大,大功率柴油机使用的圆角淬火曲轴的需求量也在大幅度增加.而我公司生产的圆角淬火曲轴在曲柄臂侧面圆角R1处(图1)出现断裂的曲轴比例,在一段时间内明显增高,造成企业三包损失严重.为此公司成立了攻关小组,研究解决圆角淬火曲轴断裂数量增多的问题.通过对数根断裂的圆角淬火曲轴进行分析,发现造成断裂的主要原因是曲柄臂侧面圆角R1加工不规整,导致曲柄臂侧面圆角R1处产生应力集中.特别是曲柄臂侧面圆角R1恰好处于轴颈圆角R的淬火区和曲柄臂上非淬火区的过渡区内,是曲轴进行圆角淬火时,产生应力最集中的地方,也是曲轴断裂的危险截面.曲轴在机械加工过程中,生产厂都比较注意轴颈圆角R的加工质量,而对曲柄臂侧面的圆角R1,重视程度不够,有的甚至直接车成直角.所以解决曲柄臂侧面圆角R1不规整的问题,已是当务之急.     

排水车三通管结构优化分析

旨在评估不同过渡圆角半径对三通管压头损失的影响。针对4种不同过渡圆角半径的三通管,采用数值模拟方法分析三通管的局部压头损失与内部流场特性。计算结果表明:随着过渡圆角半径增大,三通管压头损失逐渐减小,流体流动性能逐渐改善;弯道曲率半径R/D=0时三通管过渡处末端存在负压现象,形成二次流,局部水头损失最大;弯道曲率半径R/D=2的三通管管道具有较小的局部水头损失。     

浅谈曲轴的冷滚压强化工艺

内燃机曲轴的主要破坏形式是断裂和轴颈磨损，其断轴率为0．5％～2％，这是因为曲轴的结构及其所受的载荷使其应力分布极不均匀，在主轴颈、连杆轴颈与曲拐相连接的过渡圆角处产生了比曲拐同截面的名义应力高出数倍的集中应力峰值所导致的。过渡圆角处的最大弯曲应力占80％，扭转应力仅占20％，一系列的应力分析和大量的曲轴断裂实例表明，断裂一般发生在连杆轴颈过渡圆角与主轴颈过渡圆角的对角线上。     

柴油机曲轴圆角处激光喷丸后的残余应力分布特牲研究

采用ANSYS有限元软件,研究了柴油机曲轴圆角处激光喷丸后的残余应力分布规律,并得到相应的模拟数值。将圆角处模拟的结果与未喷丸曲轴的实测点应力值进行对比分析,结果得出,经过喷丸处理后,曲轴连杆轴颈部位的圆角处残余应力由拉应力变成压应力．材料的硬度和强度明显得到提高。通过此类的有限元仿真,可以对激光喷丸的相关参数进行优化。     

450t/80t吊车舱口板开裂机理研究及对策

以某炼钢厂连铸车间炉前450t/80t铸造起重机为研究对象,针对吊车主梁舱口板过渡圆角处出现裂纹的问题,运用有限元技术对铸造起重机桥架结构进行仿真分析。首先对起重机桥架整体CAE建模,并与实测结果进行对比,验证有限元模型正确后对舱口板最危险的工况进行静应力分析。计算结果表明,舱口板最大应力处即为裂纹所在位置。结合实际观察情况,以有限元计算结果为依据,认为舱口板过渡圆角处的局部应力较大且截面框架薄弱是造成该处开裂的主要原因。最后提出加固方案,由计算结果可知加固效果明显。     

含裂纹传动轴有限元建模及计算

传动轴在工作运行过程中,常在阶梯处出现裂纹导致轴的破坏。为了研究裂纹扩展导致轴的断裂问题,用有限元方法对传动轴阶梯处椭圆裂纹应力强度因子进行了数值计算;在裂纹前沿设置了一系列三维奇异单元来模拟裂纹尖端奇异性,并在阶梯处模拟了过渡圆角单元;通过建立含三维裂纹的子模型和与之相匹配的装配模型,组合成了阶梯处带椭圆裂纹的传动轴断裂力学有限元分析模型;在弯扭组合载荷情况下,分析了不同长度和不同深度裂纹应力强度因子峰值的变化规律。     

柴油机进气门颈部特征分析与结构优化

气门的颈部是杆部与盘部的过渡区域,也是应力集中的区域,结构不合理导致应力集中程度严重,促进疲劳源的产生,是疲劳断裂的主要原因之一。本文从优化气门颈部结构入手,利用有限元软件Abaqus对气门进行了热-应力耦合分析,对颈部应力集中程度和颈部结构对应力分布的影响进行了探究。利用SolidWorks对进气门的过渡锥角β和过渡圆弧半径R在允许范围内进行调整,再把新的模型导入到Abaqus进行分析,以最大应力最小,应力分布均匀为目标进行优化,研究了β和R对最大应力及应力分布的影响。由此得出:β=21°,R=21mm为最优结构,即过渡锥角为21°,过渡圆角半径为21mm。     

曲轴感应淬火残余应力模拟与实验研究

为揭示曲轴感应淬火后残余应力的分布情况,采用有限元仿真与盲孔法相结合的方式对曲轴进行模拟和测试。结果表明:仿真与实测结果吻合度较高,曲轴经感应淬火后过渡圆角区域残余应力较大,其中在第一主轴颈处有最大值212 MPa。     

受拉弯扭阶梯轴应力集中系数的有限元分析

为减轻阶梯轴过渡圆角处的应力集中现象,采用有限元方法将阶梯轴离散成实体单元,使用多点约束方法实现集中力和集中力矩的施加。首先进行影响因素分析,然后研究圆角半径与阶梯轴小端直径的比值对应力集中的影响。结果表明:在轴力、弯矩和扭矩作用下,阶梯轴过渡圆角处的应力集中系数、最大应力的作用位置与光弹性实验的结果吻合程度很高。