鋼曲軸結(jié)構(gòu)疲勞特性預(yù)測(cè)方法研究.pdf

1、曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件之一，在工作過(guò)程中會(huì)受到來(lái)自不同激勵(lì)源的載荷作用，并導(dǎo)致圓角、油孔等部位因?yàn)閼?yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞破壞。同時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)爆壓的提升和輕量化設(shè)計(jì)，對(duì)于曲軸的疲勞強(qiáng)度的要求也是越來(lái)越高。傳統(tǒng)的試驗(yàn)或者利用疲勞分析軟件等疲勞設(shè)計(jì)方法在研究曲軸的疲勞特性時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致成本較高或者精度不足等問(wèn)題。同時(shí)一些相關(guān)的疲勞損傷模型在實(shí)際工程應(yīng)用當(dāng)中，其研究對(duì)象的應(yīng)用范圍及適用性也缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。因此選擇合適的疲勞損傷模型，在設(shè)計(jì)階

2、段對(duì)曲軸的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，對(duì)于曲軸的結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計(jì)有著重要的意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴曲軸應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)有限元分析及驗(yàn)證?；谇S自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析各個(gè)曲拐的受力歷程，在此基礎(chǔ)上對(duì)曲軸的整軸模型進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，利用有限元建立相應(yīng)的簡(jiǎn)化模型并以此代替整軸進(jìn)行疲勞研究，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí)針對(duì)現(xiàn)有的曲軸疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)比分析了不同試驗(yàn)方法的結(jié)果及其合理性，為后續(xù)的相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。⑵疲勞缺口系數(shù)模型在曲軸疲勞

3、極限載荷預(yù)測(cè)中的應(yīng)用研究。將曲軸作缺口件處理，基于曲軸的疲勞破壞類型，選擇相應(yīng)的疲勞缺口系數(shù)模型對(duì)其進(jìn)行疲勞極限載荷預(yù)測(cè)研究。通過(guò)對(duì)某款已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲軸在其疲勞極限載荷作用下的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析，并基于不同的抗彎截面定義方式和應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算方法，對(duì)曲軸在相應(yīng)的定義下的應(yīng)力集中系數(shù)及缺口疲勞系數(shù)進(jìn)行推算，在此基礎(chǔ)上對(duì)材料屬性一致，但是圓角半徑不同的曲軸的疲勞極限載荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證以及應(yīng)力計(jì)算結(jié)果誤差影響分析。⑶多軸疲

4、勞理論在曲軸疲勞極限載荷預(yù)測(cè)中的應(yīng)用研究。基于多軸疲勞理論，通過(guò)對(duì)曲軸在外載作用下的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析，確定曲軸在該載荷工況下的損傷類型，在此基礎(chǔ)上選擇合適的多軸疲勞模型，對(duì)材料屬性一致，但是圓角半徑不同的曲軸的疲勞極限載荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證以及模型相關(guān)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)計(jì)算結(jié)果誤差影響分析。⑷間接定義的臨界距離法在曲軸疲勞極限載荷預(yù)測(cè)中的應(yīng)用研究?；趥鹘y(tǒng)的間接定義的臨界距離法的相關(guān)定義以及不同的強(qiáng)度理論，通過(guò)對(duì)某款曲軸在疲勞

5、極限載荷作用下相應(yīng)的應(yīng)力分布狀態(tài)進(jìn)行分析，確定該曲軸在不同強(qiáng)度理論下的臨界距離值。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)臨界距離修正方法的不足，提出一種新的修正方法，在此基礎(chǔ)上分別基于臨界點(diǎn)法和臨界線法，對(duì)圓角半徑不同、材料屬性一致的曲軸的疲勞極限載荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證以及模型參數(shù)計(jì)算結(jié)果的誤差影響分析。⑸直接定義的臨界距離法在曲軸結(jié)構(gòu)疲勞特性預(yù)測(cè)中的應(yīng)用研究?；谂R界距離法的直接定義法及多軸疲勞理論，通過(guò)對(duì)某款曲軸在彎矩載荷作用下的應(yīng)力分布進(jìn)行