鋼曲軸結(jié)構(gòu)疲勞特性預(yù)測方法研究.pdf

1、曲軸是發(fā)動機的重要零部件之一，在工作過程中會受到來自不同激勵源的載荷作用，并導(dǎo)致圓角、油孔等部位因為應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞破壞。同時由于發(fā)動機爆壓的提升和輕量化設(shè)計，對于曲軸的疲勞強度的要求也是越來越高。傳統(tǒng)的試驗或者利用疲勞分析軟件等疲勞設(shè)計方法在研究曲軸的疲勞特性時，往往會導(dǎo)致成本較高或者精度不足等問題。同時一些相關(guān)的疲勞損傷模型在實際工程應(yīng)用當(dāng)中，其研究對象的應(yīng)用范圍及適用性也缺乏明確的標準和規(guī)定。因此選擇合適的疲勞損傷模型，在設(shè)計階

2、段對曲軸的疲勞強度進行準確的預(yù)測，對于曲軸的結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計有著重要的意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴曲軸應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)有限元分析及驗證?；谇S自身的結(jié)構(gòu)特點，分析各個曲拐的受力歷程，在此基礎(chǔ)上對曲軸的整軸模型進行合理的簡化，利用有限元建立相應(yīng)的簡化模型并以此代替整軸進行疲勞研究，并對分析結(jié)果進行試驗驗證。同時針對現(xiàn)有的曲軸疲勞試驗系統(tǒng)，對比分析了不同試驗方法的結(jié)果及其合理性，為后續(xù)的相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。⑵疲勞缺口系數(shù)模型在曲軸疲勞

3、極限載荷預(yù)測中的應(yīng)用研究。將曲軸作缺口件處理，基于曲軸的疲勞破壞類型，選擇相應(yīng)的疲勞缺口系數(shù)模型對其進行疲勞極限載荷預(yù)測研究。通過對某款已有試驗數(shù)據(jù)的曲軸在其疲勞極限載荷作用下的應(yīng)力狀態(tài)進行分析，并基于不同的抗彎截面定義方式和應(yīng)力集中系數(shù)計算方法，對曲軸在相應(yīng)的定義下的應(yīng)力集中系數(shù)及缺口疲勞系數(shù)進行推算，在此基礎(chǔ)上對材料屬性一致，但是圓角半徑不同的曲軸的疲勞極限載荷進行預(yù)測，并對預(yù)測結(jié)果進行試驗驗證以及應(yīng)力計算結(jié)果誤差影響分析。⑶多軸疲

4、勞理論在曲軸疲勞極限載荷預(yù)測中的應(yīng)用研究?；诙噍S疲勞理論，通過對曲軸在外載作用下的應(yīng)力狀態(tài)進行分析，確定曲軸在該載荷工況下的損傷類型，在此基礎(chǔ)上選擇合適的多軸疲勞模型，對材料屬性一致，但是圓角半徑不同的曲軸的疲勞極限載荷進行預(yù)測，并對預(yù)測結(jié)果進行試驗驗證以及模型相關(guān)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)計算結(jié)果誤差影響分析。⑷間接定義的臨界距離法在曲軸疲勞極限載荷預(yù)測中的應(yīng)用研究?；趥鹘y(tǒng)的間接定義的臨界距離法的相關(guān)定義以及不同的強度理論，通過對某款曲軸在疲勞

5、極限載荷作用下相應(yīng)的應(yīng)力分布狀態(tài)進行分析，確定該曲軸在不同強度理論下的臨界距離值。同時針對傳統(tǒng)臨界距離修正方法的不足，提出一種新的修正方法，在此基礎(chǔ)上分別基于臨界點法和臨界線法，對圓角半徑不同、材料屬性一致的曲軸的疲勞極限載荷進行預(yù)測，并對預(yù)測結(jié)果進行試驗驗證以及模型參數(shù)計算結(jié)果的誤差影響分析。⑸直接定義的臨界距離法在曲軸結(jié)構(gòu)疲勞特性預(yù)測中的應(yīng)用研究。基于臨界距離法的直接定義法及多軸疲勞理論，通過對某款曲軸在彎矩載荷作用下的應(yīng)力分布進行