船舶柴油機軸系裂紋檢測中的有限元分析應用研究.pdf

1、本文主要以有限元軟件ANSYS為基本分析工具，以含裂紋的柴油機曲軸為研究對象，引入ANSYS參數(shù)化語言APDL編程技術和MATLAB數(shù)據(jù)可視化技術，對裂紋的磁記憶檢測中涉及到的曲軸應力分布進行結構靜力分析，對渦流檢測中的傳感器附近電磁場進行低頻諧性電磁場分析，將裂紋產(chǎn)生機理、磁記憶檢測、軸系應力有限元分析、渦流檢測、電磁場數(shù)值模擬有機結合，為促進電磁無損檢測方法在船舶柴油機軸系裂紋探傷中的應用作初步探索。 首先，分析了船舶柴油機

2、曲軸裂紋的幾種不同形式：微炸紋、燒瓦裂紋和疲勞裂紋等三種常見裂紋，指出疲勞裂紋是引起造成曲軸斷裂的主要原因之一，同時給出了預防曲軸裂紋的一些措施。總結了軸類零件應力計算的四種常用方法。比較了求解電磁檢測問題的兩種不同方法，以麥克斯韋電磁方程組為依據(jù)，引入輔助變量動態(tài)矢量A和標量Φ求解電磁場邊值問題，推導了電磁場問題的有限元解法和后處理問題。 其次，在對曲軸有限元模型進行規(guī)范化研究的基礎上，利用APDL語言編制了曲軸的參數(shù)化分析模

3、塊，實現(xiàn)了曲軸建模參數(shù)化，提高了有限元分析的工作效率。本文從裂紋的發(fā)展初始階段應力集中區(qū)域著手，利用ANSYS軟件APDL編程方法建立柴油機曲軸模型，施加與實際運行相似的模擬受力和約束狀態(tài)，計算出曲軸應力分布。根據(jù)分布狀態(tài)指導磁記憶檢測傳感器的布置和檢測，可較為準確地發(fā)現(xiàn)曲軸裂紋。 最后，基于阻抗分析方法，建立裂紋特征與渦流信號的檢測模型，以確定檢測線圈的阻抗變化。采用ANSYS建立二維有限元模型，求解工件表面的渦流電磁場分布，