發(fā)動機機體疲勞壽命預測方法研究.pdf

1、機體是發(fā)動機最重要的部件之一。作為整個發(fā)動機的骨架和基礎，機體在發(fā)動機工作時承受極為復雜的載荷，這些載荷的大小和方向均隨工況、曲軸轉角不斷變化，并且有些載荷的作用部位也在時刻變化。機體在設計壽命周期之內一旦發(fā)生疲勞破壞，是很難完全修復的。因此，機體的可靠性對整個發(fā)動機的性能有著重要的影響，它在一定程度上決定著整個發(fā)動機的使用壽命，對機體的疲勞進行深入的研究是十分有必要的。本文以CY4102BZQ柴油機機體為研究對象，在有限元理論的基礎上

2、，通過動態(tài)應力分析方法較為準確的獲得了機體各部位應力情況，結合疲勞理論對機體的疲勞進行了深入的研究。
　　本文首先總結了疲勞的基礎理論，調研了國內外機體的研究現狀，對疲勞的機理、分類進行了較詳細的歸納分析。
　　建立了CY4102BZQ柴油機一個整缸（第三缸）和相鄰兩個半缸（第二缸和第四缸）的組合結構的實體模型。將建立的實體模型導入有限元前處理軟件軟件ANSA中，對各零件材料、屬性進行設置，在保證計算準確度的前提下，結合各零

3、件的結構特點，進行了一定的結構簡化，選擇合理的單元類型、單元尺寸對組合結構進行網格劃分，分別在氣缸蓋與螺栓、氣缸蓋與鋼絲密封圈、鋼絲密封圈與機體、機體與螺栓、機體與主軸承蓋等零件的接觸面定義了八對接觸關系，在機體前后支撐點和機體組合結構的截斷面定義了位移約束，完成了機體組合結構有限元模型的建立。
　　運用有限元軟件ANSYS，采用完全法，以第三缸的一個工作循環(huán)進行載荷步的設置，對機體組合結構有限元模型進行了瞬態(tài)動力學分析，得出了各

4、節(jié)點的應力和位移的時間歷程，并對幾個危險部位進行了應力分布情況的分析，對機體的設計優(yōu)化提供了理論依據，并為機體的疲勞壽命預測提供了數據。
　　研究了疲勞壽命計算模型、載荷譜、疲勞累積損傷、平均應力修正等用于計算疲勞壽命的理論。將瞬態(tài)動力學的分析結果導入疲勞分析軟件DesignLife，選擇分析模型，輸入材料數據，建立載荷譜，確定累積損傷模型，最終得到特定工況下機體在機械載荷作用下疲勞壽命的預測結果。
　　分析了機體疲勞的幾種