發(fā)動機(jī)機(jī)體疲勞壽命預(yù)測方法研究.pdf

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

2、，通過動態(tài)應(yīng)力分析方法較為準(zhǔn)確的獲得了機(jī)體各部位應(yīng)力情況，結(jié)合疲勞理論對機(jī)體的疲勞進(jìn)行了深入的研究。
　　本文首先總結(jié)了疲勞的基礎(chǔ)理論，調(diào)研了國內(nèi)外機(jī)體的研究現(xiàn)狀，對疲勞的機(jī)理、分類進(jìn)行了較詳細(xì)的歸納分析。
　　建立了CY4102BZQ柴油機(jī)一個(gè)整缸（第三缸）和相鄰兩個(gè)半缸（第二缸和第四缸）的組合結(jié)構(gòu)的實(shí)體模型。將建立的實(shí)體模型導(dǎo)入有限元前處理軟件軟件ANSA中，對各零件材料、屬性進(jìn)行設(shè)置，在保證計(jì)算準(zhǔn)確度的前提下，結(jié)合各零

3、件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行了一定的結(jié)構(gòu)簡化，選擇合理的單元類型、單元尺寸對組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)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(jī)體、機(jī)體與螺栓、機(jī)體與主軸承蓋等零件的接觸面定義了八對接觸關(guān)系，在機(jī)體前后支撐點(diǎn)和機(jī)體組合結(jié)構(gòu)的截?cái)嗝娑x了位移約束，完成了機(jī)體組合結(jié)構(gòu)有限元模型的建立。
　　運(yùn)用有限元軟件ANSYS，采用完全法，以第三缸的一個(gè)工作循環(huán)進(jìn)行載荷步的設(shè)置，對機(jī)體組合結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行了瞬態(tài)動力學(xué)分析，得出了各

4、節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力和位移的時(shí)間歷程，并對幾個(gè)危險(xiǎn)部位進(jìn)行了應(yīng)力分布情況的分析，對機(jī)體的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了理論依據(jù)，并為機(jī)體的疲勞壽命預(yù)測提供了數(shù)據(jù)。
　　研究了疲勞壽命計(jì)算模型、載荷譜、疲勞累積損傷、平均應(yīng)力修正等用于計(jì)算疲勞壽命的理論。將瞬態(tài)動力學(xué)的分析結(jié)果導(dǎo)入疲勞分析軟件DesignLife，選擇分析模型，輸入材料數(shù)據(jù)，建立載荷譜，確定累積損傷模型，最終得到特定工況下機(jī)體在機(jī)械載荷作用下疲勞壽命的預(yù)測結(jié)果。
　　分析了機(jī)體疲勞的幾種