某型号柴油机曲轴疲劳寿命分析方法研究

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1、中北大学学位论文某型号柴油机曲轴疲劳寿命分析方法研究摘要曲轴是往复活塞式内燃机中成本最高的零件，工作过程中既承受扭转作用又承受弯曲作用，产生疲劳应力状态，最常见的损坏原因是弯曲疲劳破坏。曲轴的疲劳寿命很大程度上影响着内燃机的使用寿命，因此，对曲轴的疲劳寿命分析方法研究很有必要。本文先以某弯曲疲劳试件为研究对象，采用有限元分析方法模拟曲轴弯曲疲劳试验的加载方式，通过分析比较3种方案的应力计算结果，确定比较理想的弯矩加载方式：在刚性面主节点处加载弯矩。再以某4112型柴油机的曲轴为研究对象，建立5种不同单元长度的有限元模型，加载静态弯矩，获取曲轴单拐的静态应力，

2、与试验数据对比，确定了误差最小的曲轴单拐有限元模型。在此基础上，选取谐振式弯曲疲劳试验正弦加载曲线中的13个数据点，进行瞬态动力学计算，获取了曲轴的瞬态应力；将有限元计算结果导入疲劳寿命分析软件nCodeDesignLife应力疲劳寿命分析模块中，并设置相应的材料疲劳性能参数、载荷历程及损伤参量，进行应力寿命分析，通过采用不同损伤参量计算曲轴的疲劳寿命，并与试验数据对比，得出VonMises等效应力作为损伤参量的计算方法与试验数据在一个数量级，6均为10量级，误差因子在1.5倍以内。关键词：曲轴；疲劳寿命；有限元；疲劳试验；误差因子中北大学学位论文Study

3、ontheFatigueLifeAnalysisofaDieselEngineCrankshaftAbstractThecrankshaftisthehighestcostpartinreciprocatingpistoninternalcombustionengine.Itwithstandsbothbendingandtorsioninworking,thusresultinginfatiguestressstate,andthemostcommoncausesofdamageisbendingfatiguedamage.Thecrankshaftfat

4、iguelifesignificantlyinfluencesthelifeoftheinternalcombustionengine,thusitisquitenecessarytostudytheanalysisofthecrankshaftfatiguelife.Thearticletookabendingfatiguespecimenasthefirstresearchobject,andsimulatedthemomentloadingprocessoftheelectricresonantbendingfatiguetestingmachinew

5、ithfiniteelementnumericalsimulationanalysis.Loadingmomentinthemasternodeoftherigidplanewasconsideredtherelativemostidealloadingmethodbycomparingthestresscalculationresultsof3schemes.Thearticletookacrankshaftofacertain4112dieselengineasthesecondresearchobjectestablished5finiteelemen

6、tmodelsofdifferentelementlength,andloadedstaticbendingmoment.Bycomparisonwithexperimentaldata,theclosestfiniteelementmodeltotheactualexperimentalconditionswasconfirmed.Onthebasis,finiteelementtransientdynamicscalculationofwasexecutedwiththe13keypointsoftheresonantbendingfatiguetest

7、sineloadingcurve,andtransientstressofcrankshaftwasobtain.ThecrankshaftfatiguelifewascalculatedinthefatiguelifeanalysissoftwarenCodeDesignLife,afterthefiniteelementcalculationresultsimportedintothesoftware,andthecorrespondingmaterialfatigueperformanceparameters,loadhistoryandthediff

8、irentstresscombinationmeth