活塞疲勞失效的力學(xué)分析.pdf

1、本文應(yīng)用斷裂力學(xué)的理論，結(jié)合試驗(yàn)，在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，對(duì)硅鋁合金活塞機(jī)械疲勞可靠性問題展開了研究。 1.活塞銷孔疲勞試驗(yàn)。利用活塞銷孔機(jī)械疲勞試驗(yàn)機(jī)裝置進(jìn)行的試驗(yàn)表明，活塞頂部及內(nèi)腔承受的交變液壓，在銷孔內(nèi)側(cè)上端處產(chǎn)生很大的棱緣負(fù)荷，導(dǎo)致銷孔開裂，　　2.活塞有限元分析。計(jì)算了活塞在熱應(yīng)力場、機(jī)械應(yīng)力場以及熱-力耦合應(yīng)力場中的應(yīng)力應(yīng)變值。研究表明：在活塞銷孔內(nèi)側(cè)上端出現(xiàn)了應(yīng)力集中，裂紋開啟于此處。分析結(jié)果與試驗(yàn)相吻合。通過對(duì)活

2、塞實(shí)體模型加載交變的機(jī)械載荷，采用隱式算法(Newmark法)進(jìn)行了活塞的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，得到了活塞銷孔危險(xiǎn)部位的循環(huán)應(yīng)力幅值。 3.形狀幾何因子表達(dá)式。本文采用“自上而下”的子結(jié)構(gòu)模型法施加裂紋體，計(jì)算了裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子，計(jì)算值與應(yīng)力強(qiáng)度因子手冊中給出的理論值非常吻合，最大誤差不超過6％。分析可知，熱載荷對(duì)裂紋尖端的應(yīng)力場起很小的作用，而起決定作用的是機(jī)械載荷。因此，忽略熱載荷的影響，利用最小二乘法，擬合出了活塞在機(jī)械應(yīng)