考慮滾壓強化效應的參數化曲軸有限元分析系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文針對曲軸參數化有限元建模、曲軸的滾壓強化、強度分析以及表面質量等問題進行了較為廣泛而深入的研究,研制開發(fā)了參數化曲軸有限元分析系統(tǒng),較為全面的實現了曲軸圓角滾壓系統(tǒng)設計。以“最符合實際工況、最少量簡化”為原則,以提高曲軸有限元分析的效率、精度和可靠性為目標,借鑒以往針對具體型號曲軸有限元分析的經驗,對曲軸有限元模型的規(guī)范化進行了研究,開發(fā)了用于參數化處理的通用曲軸有限元分析系統(tǒng)。本文在本課題組前期研究的基礎上進一步做了深入研究。①為

2、提高曲軸有限元建模的效率,采用VB開發(fā)曲軸參數化建模導航系統(tǒng),并成功調用ANSYS批處理文件(APDL)程序,快速完成指定類型發(fā)動機曲軸(包括一缸、兩缸、三缸、四缸、六缸和八缸等)的實體模型的建立；②對曲軸圓角滾壓,從滾壓進刀量、滾壓道次及殘余應力等方面,進行了顯式動力學分析。根據曲軸圓角滾壓的實際,顯式動力學分析表明：在表層內殘余應力值最大,沿層深方向變化很小,在亞表層內殘余應力值較大,沿層深方向變化很大,在深層殘余應力值較小,且沿層

3、深方向變化已不明顯;隨著滾輪進刀量的增加,殘余應力呈現增大的趨勢；滾壓道次對曲軸疲勞強度影響較大,在最初幾圈可以有效提高殘余應力,但隨滾壓次數增加,圓角處殘余壓應力趨于飽和,曲軸疲勞強度不再提高；③從靜力學的角度,對圓角滾壓后考慮滾壓強化效應的曲軸單拐進行從動力學顯式到靜力學隱式的轉換求解,并分析得到曲軸的安全性能提高了62％,驗證了圓角滾壓是提高曲軸強度的有效措施：④理論研究了表面粗糙度、加工強化及各層深分布等因素對曲軸表面質量的影響