喷丸工艺对连杆疲劳安全影响分析.pdf

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1、第2期2017年4月内燃机InternalCombustionEnginesNo．2Apr．2017喷丸工艺对连杆疲劳安全影响分析别龙飞1，安士杰，汪宏伟，王银(海军工程大学，湖北武汉43000)摘要：柴油机由于连杆在铸造过程中有着各种各样的不可控因素，导致其在长时间运行后易发生疲劳破坏。连杆喷丸工艺目前已经被应用于生产中，用以提高柴油机连杆的疲劳性能。喷丸工艺所产生的表面残余应力是提高疲劳性能的关键因素。我们以620柴油机连杆作为研究对象，研究在不同喷丸工艺下，连杆的疲劳性能的变化。关键词：柴油机连杆；喷丸工艺；残余应力；疲

2、劳中图分类号：TK413文献标识码：B文章编号：1000—6494(2017)02—0029—04EffectofShotPeeningonFatigueonsafetyofConnectingRodoftheDieselEngineBIELongfeil，ANShiJie，WANGHongwei，WANGYin(NavalEngineeringUniversity，Wuhan430000)Abstract：Thedieselengineispronetofatiguedamageafteralongrunfortheconn

3、ectingrodhasavarietyofuncontrollablefactorsinthecastingprocess．Shotpeeningtechnologyhasnowbeingusedinproduction，inordertoimprovefatigueperformanceoftheconnectingrodofdieselengine．Thesurfaceresidualstressproducedbyshotblastingisthekeyfactortoimprovethefatigueperforma

4、nce．Thispapertakesthediesel620engine、Sconnectingrodastheresearchobject，andstudiesthechangesinfatiguepropertiesoftheconnectingrodunderdifferentshotpeeningprocess．Keywords：dieselengineconnectingrod；shotblastingtechnology；residualstress；fatigue0前言受控喷丸工艺是有效提高材料疲劳寿命的方法之一

5、。对工件进行喷丸处理，会大幅提高工件的疲劳性能和抗腐蚀能力⋯。残余应力的分布规律很大程度上受喷丸工艺的影响，而影响喷丸工艺的因素也有很多。利用合理分布的残余应力场来提高工件的疲劳性能，是一种合理而实用的手段【21。虽然在工业生产上，不少生产厂家已经运用了包括喷丸在内的生产工艺，有意的制造出表面残余应力来提高连杆的疲劳寿命。但是把表面残余应力加载到连杆上的疲劳仿真分析还是很少。究其原因，在于表面残余应力在连杆模型上的加载方法是个难题。目前的残余应力在工件上的加载都会选择非作者简介：别龙飞(1988一)，男，河南南阳人，研究生，主

6、要从事柴油机结构分析与设计方面的研究。收稿日期：2016—11—14常规则的工件，例如长方体、工字钢等等。这主要是因为残余应力沿深度方向是按照一定的规律分布的，有些残余应力的公式是研究出来了的，所以在规则工件上残余应力分布的公式就可以很好的在直角坐标系、球体坐标系等坐标系中表达出来。然后运用有限元分析软件对残余应力仿真模拟，就可以相对准确地将工件的残余应力分布状况模拟出来。我们考虑将残余应力直接加载到连杆模型上进行分析，主要是运用有限元软件Ansvsworkbench在连杆模型上加载多种喷丸工艺产生的残余应力，进行静力学分析，

7、用专业疲劳分析软件nCode进行疲劳模拟计算，得到疲劳损伤，找出最优的喷丸残余应力分布，对指导连杆工业生产有一定的意义。1模型的建立连杆的几何模型比较复杂，我们利用三维建模软件ug建立几何模型。按照从外表面往内部添加面，每O．25mm添加一个面，将模型改成俄罗斯套·30·内燃机2017年4月娃结构。添加面之间的距离将决定残余应力模拟的契合程度，之后在hypermesh中进行几何模型的清理和划分网格，见图1、图2。图1清理几何模型图f重辇}主{耋彗兰量匡}图2连杆四面体网格局部放大图进行材料设置，单元属性为solid45，材料弹

8、性模量为2．05×105MPa，泊松比为0．3，密度为7．8×10—6kg／mm3。之后导出为edb有限元文件，最后我们把cdb文件导入ansysworkbench里进行静力学分析。我们的模拟残余应力的方法是用节点应力模拟的，在workbench界面中找到节点应力，将需要加载