蒲伟毕业设计翻译完成

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1、曲轴（48Mnv材质）基于疲劳试验，动态模拟以及有限元的疲劳寿命预测摘要：S-N曲线和疲劳参数的获得是通过小型的样品测试和阶梯状或者循环往复的试验。从而为预测48MnV曲轴的疲劳寿命奠定了基础。六缸发动机曲轴的疲劳寿命计算是运用不同的损毁模式例如S-N方式，正常应变方法，SWT方法，剪应变方法和基于曲轴的动态模拟以及有限元法的Fatemi-Socie方法。结果表明，传统的计算过于保守，如果曲轴在生命后期通过改造，那么它的剩余疲劳寿命足够维持下一个生命循环周期。关键词：48MnV多轴疲劳曲轴动态模拟有限元0简介最近几年，48MnV非淬硬钢

2、和软钢，由于其低成本和良好的工作性能，已经被越来越多的用于制造发动机曲轴。在曲轴的设计阶段疲劳寿命是一个需要考虑的至关重要的因素。当曲轴进入再制造阶段，评价其疲劳寿命也是必要的。同时，对于48MnV曲轴的机械性能和疲劳性能的研究，是预测其疲劳寿命的基础。曲轴是汽车发动机的关键部件之一,其强度和刚度对发动机的工作性能和寿命是至关重要的。如今，整体曲轴的有限元分析是最理想和最受欢迎的强度分析方法。王，建立了汽车发动机整个曲轴的有限元模型并且计算了它的应力分布，然后利用结果简单的计算安全系数与不考虑曲轴转动的影响力。大多数包括曲轴有限元分析和

3、安全系数计算的论文都没有考虑曲轴轴承位置的支撑力或者相邻曲柄的惯性力的影响。这些论文只是简单的处理复杂交变载荷组合而成的曲轴荷载。在这样的处于非线性几何离散位置或者方向随时间变化的三个主应力荷载作用下产生的曲轴疲劳，就是所谓的多轴疲劳。多轴疲劳寿命预测的理论精度，不仅取决于对应变关系的正确模拟，还取决于对损伤模型的合理使用。疲劳寿命预测,可以减少大量的测试样品,成本和产品开发周期,提高竞争力。这是一个用来衡量曲轴生命周期结束后能否再制造的标准。本文首先计算曲柄销的受力，还包括基于曲轴系统动态模拟的惯性力，然后将结果作为应力边界条件，利用

4、有限元法计算静应力，最后采用单轴损坏模型S-N法和多轴损坏模型例如：正应变法，SWT,剪应变法，Fatemi-Socie法分别计算曲轴的疲劳寿命。1测试技术1.148MnV的化学组成见表11.2样品用于拉伸测试的3个光滑试样和用于疲劳测试的22个光滑试样，Fig.l用图表法说明了用于此项调查的拉伸和疲劳样品。1.3拉伸试验采用电子拉伸试验机(兹维克,德国)进行拉伸试验，三个样品的试验结果表征了48MnV的机械性能，测试结果见表21.4疲劳试验疲劳试验是在轴向受拉的条件下进行的，采用高频疲劳试验机，测试结果如表3所示。疲劳极限是通过楼梯或

5、者上下法确定的。1gN-LGQ值曲线如图2所示，和Q-1gN曲线如图3所示。疲劳极限是表四中超过107以及低于107的7对数据的平均值，在第一次对比之前必须对数据进行截断。根据文献[3-4]，应力应变关系符合Manson-Coffin公式。因此，疲劳性能参数的确定如表4所示。2曲轴有限元分析2.1曲轴的动态仿真关于曲轴汽缸柴油汽车发动机的研究，其参数列于表5。曲轴系统模型由Pro/E2001建立，然后将模型导入到亚当斯的动态仿真模型。图表5是对动态仿真模型的说明。曲轴由位于主位置的发动机缸体支撑。在这项工作中的发动机缸体是仿照纵向和横向

6、平面中承轴位置的集中刚度设计的。根据文献5这个平面的中间5个主轴承是80MN/M和两个端轴承是1GN/M。在这项研究中，每一个曲柄销旋转3.6°（曲轴旋转两个周）在一个周内施加的所有荷载就代表了6种不同的转速下的荷载情况。当六缸分别爆炸，就产生六大系列负荷，并分别作为载荷进行曲轴的有限元分析。图6表示，在一个曲柄销施加载荷，包括旋转角度不同的圆周载荷和径向载荷。图7展示了六种轴向和径向载荷不同角度旋转复合力的负荷。2.2曲轴有限元计算曲轴的几何模型由Pro/E2001建立。然后模型导入到Hypermesh6.0进行网格划分。实心三角元素

7、的创建取决于表面三角元素，这些三角元素是由啮合曲轴表面和精细网格油孔创建的。共创建了188666元素和40679个节点。图8说明了曲轴的有限元模型。该网状模型被导入到Patran2001。下一步，该模型在Patran2001预处理。最后，有限元模型就被Nastran2001解决了。（1）负荷曲轴主要是通过运行发动机燃烧进行负荷加载。该荷载是透过活塞和曲柄销曲轴的连杆。活塞和连杆作为刚体，对其惯性载荷进行计算并与燃烧负荷结合起来。载荷联合应用在旋转坐标系上的曲柄销并用动态仿真模型进行计算。曲轴的曲柄销上施加的联合载荷分布沿圆周余弦方向和抛

8、物线轴向方向。这些都在图9中表示出来了。对于有限元模型，荷载的确定元素的分布由荷载分布规律决定，然后分配给某些元素的每一个节点，这就是等效荷载。（2）其他边界条件弹性主支承使用地弹簧元素进行模拟，曲轴的电源