基于ABAQUS的发动机全加工连杆强度分析研究.pdf

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1、第34卷第1期2017年2月内燃机与动力装置I．C．E&PowerplantV01．34No．1Feb．2017【仿真计算】基于ABAQUS的发动机全加工连杆强度分析研究吴佳龙，李英亮。于思字，刘如迪(胜利油田胜利动力机械有限公司，山东东营257000)摘要：本文利用有限元分析软件ABAQUS对某12缸V型发动机全加工连杆组件进行结构强度分析，对三种工况下的各个零部件的受力情况进行分析比较，同时对连杆体进行静载荷安全系数和疲劳安全系数校核。验证该连杆组件能否满足使用要求。关键词：连杆；ABAQU

2、S；强度分析；静载荷安全系数；疲劳安全系数DoI：10．19471／j．cnki．1673—6397．2017．01．006中图分类号：TK423．3文献标志码：A文章编号：1673—6397(2017)0卜0024—09StrengthAnalysisofFullyMachinedEngineConnectingRodbasedonABAQUSWUJia—long，LIYing—liang，YUSi—yu，LIURu—di(ShengliOilFieldShengliPowerMachiner

3、yGroupCo．，Ltd．，Dongying257000，China)Abstract：Thispapercarriedoutthestructuralanalysisoftheconnectingrodofa12cylinderV—typeenginebyusingthefiniteelementanalysissoftwareABAQUS．Thestresssituationofeachpartswereanalyticallycomparedunderthreedifferentwork

4、ingconditions，andthestaticloadsafetyfactorandfatiguesafetyfactorwerecalculatedtoverifywhethertheconnectingrodcouldmeettheoperatingrequirement．KeyWords：ConnectingRod；ABAQUS；StrengthAnalysis；StaticLoadSafetyFactor；FatigueSafetyFactor引言1模型建立全加工连杆作为某12V1

5、90发动机普通连杆的升级版本，其结构进行了优化设计，所有表面进行了全加工，该全加工连杆在切削其铸造余量的同时，有效的控制了连杆之间的质量差异，并提高了零件的尺寸精度．经过一系列的升级改造，使其能够更好地满足12V190发动机的使用需求。由于连杆在活塞运行到压缩上止点后一点受最大爆发压力并在吸气冲程开始前一点受最大拉伸惯性力。所以我们选择最大压缩和最大拉伸两种极限工况以及最初的预紧工况进行有限元分析，从而对全加工连杆进行刚、强度评估。在Pro／E中，对12V190发动机的全加工连杆各部件进行建模并

6、进行组装，连杆组件的装配模型如图1所示。本文的研究重点为连杆体、连杆盖、小头衬套及连杆轴瓦，为了便于划分网格、降低计算规模，提高分析效率，对非重点研究件如螺栓、螺母进行了适当的简化，如图2所示。2网格划分在模型中．对活塞销及曲轴段采用线性8节点实体单元(C3D8)进行网格划分，对复杂结构件采用修正的10节点二次四面体单元(C3DIOM)进行网格作者简介：吴佳龙(1987一)，男，山东东营人，研究生，工程师，主要从事工作为燃气发动机研究与开发。收稿日期：2016-12-072017年第1期吴佳龙，

7、等：基于ABAQUS的发动机全加工连杆强度分析研究划分，同时，在应力较大区域，如螺栓、螺母与连杆体的接触及邻近的过度圆角区域，各个油孔区域进行了适当的网格加密。总共划分了284405个C3D10M单元、86350个C3D8单元以及555150个节点，如图3所示。罔2连杆组件简化模型3连杆材料属性及计算参数连杆各部件按照其实际的材料参数进行设定，其参数详见表1。表1连杆各零件材料参数4定义接触和约束关系连杆组件中相互接触的零件有连杆体和连杆盖、连杆体和小头衬套、连杆体和上瓦、小头衬套和活塞销、连杆

8、盖和下瓦、上瓦和下瓦、上瓦和模拟连杆轴颈、下瓦和模拟连杆轴颈、螺栓和连杆体、螺栓和连杆盖、螺母和螺栓、螺母和连杆体、螺母和连杆盖。尽管实体之间在空间位置上存在接触关系，但在ABAQUS中还需要对接触进行相应的设定，这是因为边界条件不是在计算的开始就可以全部给出，而是需要在计算过程当中给予逐步确定。接触体之间的接触面积和压力分布会随着外载荷边的变化而发生变化，此外，还需要考虑接触面相互之间的摩擦和传热[1]。连杆组接触模型如图4所示。图4连杆组接触模型在接触参数设定中。取连杆衬套与连杆小头的直径过