原文传递
汽车轴类零件材质非均匀力学特性的有限元分析与数值模拟
| 论文题名： | 汽车轴类零件材质非均匀力学特性的有限元分析与数值模拟 |
| 关键词： | 轴类零件;最大应力;疲劳寿命;力学特性;有限元分析;数值模拟;汽车传动系统;非均匀模型 |
| 摘要： | 轴类零件是汽车动力传动系统中重要的部件。由于加工制造过程中各种随机因素的影响，多数轴类零件的材质是非均匀的。传统的有限元方法假设材料是均匀的，这种方法无法反映材料性质的非均匀性；现有的非均匀模型通过将本构关系赋给每个单元来模拟材料的非均匀性，这种确定性模型无法反映材料性质的随机性。需要建立新的模型对材质非均匀轴类零件的力学性能进行分析计算，以便给出比较可靠的结构安全设计。本文结合统计技术建立了新的轴类零件计算模型，采用有限元方法模拟了汽车轴类零件的材质非均匀力学特性。模拟方法对非均匀力学的数值模拟有一定的参考意义，模拟结果对于工程计算和提高整车可靠性具有一定的指导作用。 在分析了汽车轴类零件常见材质非均匀特征的基础上，推导了表征非均匀特征的刚度矩阵和有限元方法。通过一定的简化，利用UG和ANSYS软件建立了轴类零件的模型并进行了网格划分。单元的弹性模量和泊松比由按照统计分布生成的相应离散序列随机地确定以反映材料性质的非均匀性。 对该模型施加适当的约束和载荷，通过预前共轭梯度法，计算得到了轴类零件在常见工况-弯曲和扭转载荷作用下的位移、应力、应变等力学特性。结果表明：杨氏模量的非均匀对轴的总位移影响较小，对轴的应力、应变影响较大；材料性质越不均匀，轴的最大应力越大，整体性能越差；材料性质的不同概率分布对最大应力的影响存在一定的差别。 基于应力分析结果，通过ANSYS/Workbench软件，计算得到了材质非均匀轴类零件的疲劳寿命。结果表明材质的非均匀会极大地降低轴类零件的使用寿命。 |
| 作者： | 商鸿池 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 顾力强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
