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发动机机体疲劳寿命预测方法研究
| 论文题名： | 发动机机体疲劳寿命预测方法研究 |
| 关键词： | 发动机;机体疲劳;寿命预测;有限元模型 |
| 摘要： | 机体是发动机最重要的部件之一。作为整个发动机的骨架和基础，机体在发动机工作时承受极为复杂的载荷，这些载荷的大小和方向均随工况、曲轴转角不断变化，并且有些载荷的作用部位也在时刻变化。机体在设计寿命周期之内一旦发生疲劳破坏，是很难完全修复的。因此，机体的可靠性对整个发动机的性能有着重要的影响，它在一定程度上决定着整个发动机的使用寿命，对机体的疲劳进行深入的研究是十分有必要的。本文以CY4102BZQ柴油机机体为研究对象，在有限元理论的基础上，通过动态应力分析方法较为准确的获得了机体各部位应力情况，结合疲劳理论对机体的疲劳进行了深入的研究。 本文首先总结了疲劳的基础理论，调研了国内外机体的研究现状，对疲劳的机理、分类进行了较详细的归纳分析。 建立了CY4102BZQ柴油机一个整缸（第三缸）和相邻两个半缸（第二缸和第四缸）的组合结构的实体模型。将建立的实体模型导入有限元前处理软件软件ANSA中，对各零件材料、属性进行设置，在保证计算准确度的前提下，结合各零件的结构特点，进行了一定的结构简化，选择合理的单元类型、单元尺寸对组合结构进行网格划分，分别在气缸盖与螺栓、气缸盖与钢丝密封圈、钢丝密封圈与机体、机体与螺栓、机体与主轴承盖等零件的接触面定义了八对接触关系，在机体前后支撑点和机体组合结构的截断面定义了位移约束，完成了机体组合结构有限元模型的建立。 运用有限元软件ANSYS，采用完全法，以第三缸的一个工作循环进行载荷步的设置，对机体组合结构有限元模型进行了瞬态动力学分析，得出了各节点的应力和位移的时间历程，并对几个危险部位进行了应力分布情况的分析，对机体的设计优化提供了理论依据，并为机体的疲劳寿命预测提供了数据。 研究了疲劳寿命计算模型、载荷谱、疲劳累积损伤、平均应力修正等用于计算疲劳寿命的理论。将瞬态动力学的分析结果导入疲劳分析软件DesignLife，选择分析模型，输入材料数据，建立载荷谱，确定累积损伤模型，最终得到特定工况下机体在机械载荷作用下疲劳寿命的预测结果。 分析了机体疲劳的几种影响因素。结合发动机的实际运行情况，总结出了机体易发生疲劳破坏的危险部位。对疲劳危险部位影响因素敏感度分析方法进行了一定的研究。 |
| 作者： | 张连钵 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 苏铁熊;王军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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