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1、機(jī)體是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的部件之一。作為整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架和基礎(chǔ),機(jī)體在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)承受極為復(fù)雜的載荷,這些載荷的大小和方向均隨工況、曲軸轉(zhuǎn)角不斷變化,并且有些載荷的作用部位也在時(shí)刻變化。機(jī)體在設(shè)計(jì)壽命周期之內(nèi)一旦發(fā)生疲勞破壞,是很難完全修復(fù)的。因此,機(jī)體的可靠性對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有著重要的影響,它在一定程度上決定著整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命,對(duì)機(jī)體的疲勞進(jìn)行深入的研究是十分有必要的。本文以CY4102BZQ柴油機(jī)機(jī)體為研究對(duì)象,在有限元理論的基礎(chǔ)上
2、,通過(guò)動(dòng)態(tài)應(yīng)力分析方法較為準(zhǔn)確的獲得了機(jī)體各部位應(yīng)力情況,結(jié)合疲勞理論對(duì)機(jī)體的疲勞進(jìn)行了深入的研究。
本文首先總結(jié)了疲勞的基礎(chǔ)理論,調(diào)研了國(guó)內(nèi)外機(jī)體的研究現(xiàn)狀,對(duì)疲勞的機(jī)理、分類進(jìn)行了較詳細(xì)的歸納分析。
建立了CY4102BZQ柴油機(jī)一個(gè)整缸(第三缸)和相鄰兩個(gè)半缸(第二缸和第四缸)的組合結(jié)構(gòu)的實(shí)體模型。將建立的實(shí)體模型導(dǎo)入有限元前處理軟件軟件ANSA中,對(duì)各零件材料、屬性進(jìn)行設(shè)置,在保證計(jì)算準(zhǔn)確度的前提下,結(jié)合各零
3、件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),進(jìn)行了一定的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,選擇合理的單元類型、單元尺寸對(duì)組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分,分別在氣缸蓋與螺栓、氣缸蓋與鋼絲密封圈、鋼絲密封圈與機(jī)體、機(jī)體與螺栓、機(jī)體與主軸承蓋等零件的接觸面定義了八對(duì)接觸關(guān)系,在機(jī)體前后支撐點(diǎn)和機(jī)體組合結(jié)構(gòu)的截?cái)嗝娑x了位移約束,完成了機(jī)體組合結(jié)構(gòu)有限元模型的建立。
運(yùn)用有限元軟件ANSYS,采用完全法,以第三缸的一個(gè)工作循環(huán)進(jìn)行載荷步的設(shè)置,對(duì)機(jī)體組合結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,得出了各
4、節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力和位移的時(shí)間歷程,并對(duì)幾個(gè)危險(xiǎn)部位進(jìn)行了應(yīng)力分布情況的分析,對(duì)機(jī)體的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了理論依據(jù),并為機(jī)體的疲勞壽命預(yù)測(cè)提供了數(shù)據(jù)。
研究了疲勞壽命計(jì)算模型、載荷譜、疲勞累積損傷、平均應(yīng)力修正等用于計(jì)算疲勞壽命的理論。將瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的分析結(jié)果導(dǎo)入疲勞分析軟件DesignLife,選擇分析模型,輸入材料數(shù)據(jù),建立載荷譜,確定累積損傷模型,最終得到特定工況下機(jī)體在機(jī)械載荷作用下疲勞壽命的預(yù)測(cè)結(jié)果。
分析了機(jī)體疲勞的幾種
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