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基于初始应力条件的发动机连杆剩余疲劳寿命预测
| 论文题名： | 基于初始应力条件的发动机连杆剩余疲劳寿命预测 |
| 关键词： | 有限元分析;表层残余应力;剩余疲劳寿命预测;初始应力条件;发动机连杆 |
| 摘要： | 再制造是指:以产品全寿命周期理论为指导，以实现废旧产品性能提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业生产为手段，进行恢复、改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。再制造以50％左右的成本、60％左右的节能、70％以上的节材，为国家创造巨大的社会与经济效益。我国是一个制造大国，各行业报废回收产品丰富，且很多关键零部件极具再制造价值，但我国再制造业仍处于起步阶段，围绕再制造还有很多工作尚未开展和普及。因此再制造是实现循环经济，解决我国资源短缺的新兴战略增长点，有着广阔的发展前景，符合我国可持续发展战略。 再制造零部件的剩余疲劳寿命预测是开展再制造的理论基础和亟待攻克的难题之一。发动机连杆工作中承受了很高的周期性交变载荷，因此剩余疲劳寿命是决定回收连杆是否具有再制造价值的一个重要指标。本课题围绕WD615型柴油发动机连杆的再制造剩余疲劳寿命预测展开，主要研究内容如下:①发动机连杆组的力学分析。借助ADAMS仿真软件，研究并获得连杆一个工作周期的力学变化情况。该交变载荷为连杆热-结构耦合分析的初始载荷之一。②连杆剩余疲劳寿命预测。借助ANSYS有限元软件对连杆进行热分析和热-结构耦合分析，该分析所施加载荷包括:连杆所受的热载荷，拉伸、压缩载荷，连杆小头的装配载荷等。分析得出连杆的温度分布情况、热应力影响区，以及连杆在四种工况下的应力情况。分别对连杆的疲劳强度安全系数及剩余疲劳寿命进行了校核和预测，得出连杆小头与杆身过渡区、连杆杆身、连杆大头与杆身过渡区，三处容易发生疲劳断裂位置处的疲劳安全系数。③连杆表层残余应力分布模型。使用STRESS-X3000残余应力仪，测量报废连杆杆身锻造面的表层残余应力，获得连杆杆身的表层残余应力分布。④表层残余应力对连杆剩余疲劳寿命预测的影响分析。根据表层残余应力测量实验的结果，对热-结构耦合分析的有限元数据进行修正。在考虑残余应力的情况下，进行对比分析，计算连杆的疲劳强度安全系数及剩余疲劳寿命。基于初始应力条件的连杆剩余疲劳寿命研究表明:初始残余应力使连杆的疲劳强度安全系数及剩余疲劳寿命均有所增加。可以认为，无初始裂纹的回收连杆符合再制造的要求。 本研究使用有限元仿真，并融合传统的疲劳计算方法，节省了大量的时间与物力，为发动机关键零部件再制造的顺利开展，以及再制造成品的高质量服役提供了理论依据。 本课题得到了山东大学与潍柴动力（潍坊）再制造有限公司的合作项目“发动机连杆再制造关键技术”的资助。 |
| 作者： | 张营 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 李剑峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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