基于瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的氣缸蓋多軸疲勞壽命預(yù)測及研究.pdf

1、氣缸蓋作為柴油機(jī)的關(guān)鍵零件之一，在工作過程中承受著螺栓力、燃?xì)鈮毫蜔嶝?fù)荷的周期性作用，其應(yīng)力、應(yīng)變和變形發(fā)生周期性的變化。隨著強(qiáng)化程度的不斷提高，多軸疲勞壽命問題逐漸成為研究熱點(diǎn)。針對這一問題，本文以某V型柴油機(jī)為例，以氣缸蓋的一個(gè)整缸作為研究對象，在瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)問題及多軸疲勞壽命預(yù)測理論基礎(chǔ)上，建立了氣缸蓋有限元模型、進(jìn)行了氣缸蓋的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、開展了氣缸蓋的多軸疲勞壽命預(yù)測研究。在氣缸蓋的多軸疲勞壽命預(yù)測研究中對各種計(jì)算方法及影響

2、因素進(jìn)行了一定的探索，為更準(zhǔn)確的預(yù)測氣缸蓋的多軸疲勞壽命提供了支撐。
　　運(yùn)用建模軟件建立氣缸蓋、機(jī)體、缸套、缸墊、螺栓等零件的三維幾何實(shí)體模型，然后將其導(dǎo)入專業(yè)的網(wǎng)格劃分軟件中對各個(gè)零件進(jìn)行材料、屬性的設(shè)置，在保證計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度的前提下，針對各個(gè)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的簡化，并選擇合理的單元類型和單元尺寸進(jìn)行網(wǎng)格劃分。分別在氣缸蓋與缸墊、氣缸蓋與螺栓、機(jī)體與缸墊等零件之間定義5對接觸關(guān)系，模擬氣缸蓋的工作條件，施加約束、

3、螺栓力和燃?xì)鈮毫?。完成氣缸蓋組合結(jié)構(gòu)的有限元模型的建立，為瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析提供了有限元模型。
　　運(yùn)用有限元分析軟件，采用直接積分法中的完全積分法進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)位移和應(yīng)力的時(shí)間歷程，分析氣缸蓋上各個(gè)位置的位移和應(yīng)力的時(shí)間歷程，獲得氣缸蓋不同位置的位移和應(yīng)變時(shí)間歷程的對比圖線。為氣缸蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及改進(jìn)提供理論依據(jù)，也為氣缸蓋的多軸疲勞壽命預(yù)測提供了數(shù)據(jù)。
　　將瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入疲勞壽命計(jì)算軟件中，定義

4、材料的屬性，編制LDF文件，選擇臨界平面法中的Brown-Miller法作為多軸疲勞壽命計(jì)算方法，預(yù)測氣缸蓋的多軸疲勞壽命，獲得氣缸蓋多軸疲勞壽命分布情況及安全系數(shù)圖，引入威布爾壽命可靠度計(jì)算模型，對氣缸蓋在給定設(shè)計(jì)期望壽命值前提下的多軸疲勞壽命值進(jìn)行可靠度研究。
　　通過對氣缸蓋火力面、上部加工表面在不同粗糙度下的多軸疲勞壽命情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)提高氣缸蓋的表面加工質(zhì)量是提高多軸疲勞壽命的一種有效措施，后續(xù)的分析模型中都考慮了粗糙