基于ANSYS-FATIGUE的曲轴疲劳寿命计算

基于有限元通用软件ANSYS的疲劳寿命分析方法,运用ANSYS的FATIGUE模块,将有限元方法和疲劳寿命分析理论相结合,对往复泵曲轴进行三维参数化建模,并编制APDL命令流,建立疲劳分析文件对往复泵曲轴进行累积损伤系数计算,计算曲轴的疲劳寿命为26年.并对机组进行扩容10%、15%后,计算出曲轴的疲劳寿命分别为年18年和14.7年.     

往复泵曲轴疲劳可靠性分析

为提高往复泵的设计水平,基于三柱塞单作用往复泵曲轴实例,通过将曲轴所受各力按相应坐标系分解,并将周期性作用力在时间相离散以及划分为若干计算断面,建立了曲轴疲劳可靠性分析模型。利用已开发的往复泵曲轴强度计算与校核软件计算并导出数据,应用半径矢量法分别求出曲轴各断面应力与疲劳极限的均值及标准偏差,使用联接方程求出各断面的联结系数,详细分析了曲轴模型的疲劳可靠性。通过对一系列实际使用效果良好和失效曲轴的疲劳可靠度进行计算与分析,得出了三柱塞单作用往复泵曲轴疲劳可靠度的合理取值;对于原可靠度过高的曲轴,反求出该曲轴实际能安全可靠承受的最大柱塞力,充分利用原机组的富余能力。往复泵曲轴疲劳可靠性分析具有重要的理论和实际应用价值。     

三柱塞往复泵曲轴受力分析及强度校核设计技术研究

三柱塞往复泵动力端曲轴承受交变载荷,合理的曲轴受力分析及强度校核设计方法对于曲轴设计极为重要。针对三柱塞往复泵动力端曲轴的运转特性,总结了曲轴受力分析和疲劳强度校核方法,构建了曲轴强度数字化校核设计方法,并以实例对比验证三柱塞往复泵动力端曲轴受力分析及强度校核设计过程,对于泵的结构设计具有实用价值。     

往复泵曲轴强度及疲劳分析

根据往复泵曲轴受力分析的结果,利用ANSYS对曲轴的静强度进行了计算,对疲劳强度进行了分析,比较了两种材料的力学性能,对曲轴材料进行了优化选择。     

曲轴疲劳强度分析

建立双点压力机曲轴的三维模型,通过有限元软件对其进行强度和刚度分析,为疲劳分析做准备。再根据材料QT750-4的S-N应力寿命曲线,对曲轴进行疲劳强度分析,计算出曲轴的疲劳寿命和累计损伤等,同时对曲轴在无限寿命下和超负荷工况下的疲劳强度进行分析对比。通过不同的工况,对曲轴的受载进行分析,为曲轴的设计提供全面参考,减少繁琐的疲劳试验,节约设计成本。     

柱塞式往复泵曲轴CAD模块开发

在对往复泵设计理论及机械CAD技术进行系统的分析和研究的基础上,运用VB6．0开发出了高效实用的三柱塞往复泵CAD系统软件。介绍了这一CAD系统的曲轴设计模块开发过程。该模块能够进行三柱塞往复泵曲轴的尺寸计算、强度校核、刚度校核,并以广泛使用的绘图软件SolidWorks为基本平台,开发出三柱塞往复泵曲轴模块的参数化绘图程序,实现了绘制曲轴的自动化。     

点火顺序对曲轴动不平衡的影响

为了改善往复泵运转的平稳性和可靠性,减小往复泵的振动,提高机械效率和使用寿命,文中以往复泵曲轴作为研究对象,阐述了曲轴运转时产生动不平衡的原因,分析了点火顺序对曲轴动不平衡的影响,运用解析法得出了曲轴在不同点火顺序下运转时曲轴动不平衡量(惯性力偶矩)的相对大小。对于五曲拐曲轴,得出了曲轴运转时产生最小和最大动不平衡量的点火顺序。对于往复泵曲轴的设计具有一定参考借鉴意义。     

3W2型高压力压缩机机构动力学分析及曲轴疲劳研究

针对压缩机压力的大幅度提高所带来的压缩机核心部件曲轴的强度分析问题,对压缩机机构进行了动力学分析及曲轴疲劳研究。首先基于多刚体系统相关理论建立了曲柄连杆活塞机构多刚体模型,使用ADAMS对其进行了运动学仿真,得出了活塞某一时刻的位移、速度、加速度值,然后与活塞此刻的理论计算结果进行对比,发现两者的误差都在允许的范围内,进而对其进行了动力学仿真,得出各连杆轴颈所受到的交变载荷,为下面曲轴的疲劳分析提供基础。最后对其关键部件曲轴进行了静态特性分析,在交变载荷的作用下完成其静态强度和疲劳强度的校核。研究结果表明,从应力曲线图与应力幅值曲线图中得出其安全系数均在许用范围内,证明其强度满足设计要求。     

大功率往复泵曲轴的设计与动力学仿真分析

曲轴是往复泵动力端的关键零部件,受力情况复杂。以大功率五柱塞往复泵的曲轴为研究对象,利用经验公式对曲轴及其配合零件进行三维设计,并对整体曲柄连杆机构进行动力学仿真,得到危险工况下曲轴外力的边界条件。同时应用有限元软件对曲轴进行应力分析,计算得到最大应力的位置及数值,确认危险部位,为曲轴的设计提供技术支持。     

基于模态应力恢复理论的内燃机曲轴疲劳寿命评估

以某型号船用内燃机曲轴为研究对象,基于模态应力恢复理论,采用虚拟疲劳试验技术对曲轴疲劳损伤进行评估。首先建立曲轴有限元模型进行模态分析,然后建立轴系多体动力学模型进行动力学仿真,获得曲轴模态坐标时间载荷历程。最后,结合修正的S-N曲线,采用模态应力恢复法在n Code中进行满载荷工况下内燃机曲轴的疲劳损伤评估,所得曲轴疲劳薄弱区与工程实际相符。结果表明,该方法可用于产品设计阶段的疲劳寿命评估与方案选优,并为样机疲劳试验提供参考依据。     

不同强度理论在曲轴疲劳研究中的对比应用

采用有限元法对曲轴在弯矩载荷作用下的应力状态进行分析,并结合插值法对曲轴的应力分布进行拟合计算,在此基础上采用临界距离法与不同强度理论对相同材料、不同圆角半径的曲轴的结构疲劳特性进行预测研究,并对预测结果进行试验验证。研究结果表明：当基于第一强度理论与临界距离法对圆角半径不同的曲轴的疲劳特性进行预测时,无论是临界点法还是临界线法都会造成较大误差;而当基于第三及第四强度理论与临界距离法进行预测时,临界线法比临界点法的预测精度更高,分析认为这是由曲轴的破坏类型造成的。     

基于MSC有限元分析的五缸往复泵曲轴疲劳强度校核

针对五缸往复泵曲轴结构形状和受力情况都比较复杂的状况,通过对五拐三支承曲轴建立整体三维模型,在MSC.Patran/MSC.Nastran软件环境下对其进行有限元模态分析,并联合动力学仿真软件MSC.Adams对该曲轴进行瞬态动力学有限元分析,得到曲轴在工作循环中的最大危险点及其应力值,并利用这些数据进行疲劳强度校核.提出了一种基于模态法瞬态有限元分析的曲轴疲劳强度校核的方法,为往复泵曲轴设计和疲劳强度校核计算提供了有价值的指导参考.     

基于ANSYS Workbench车用柴油发动机曲轴强度有限元分析

曲轴是发动机主要的零部件之一,对发动机的整体可靠性及寿命都有很大的影响。利用SolidWorks软件建立某六缸车用柴油发动机曲轴3D实体模型,并基于ANSYS Workbench软件对曲轴进行有限元分析。对整体曲轴进行模态响应分析,得到其固有频率和固有振型。在低频状态下,曲轴主要发生弯曲变形;在高频状态下,曲轴主要发生伸缩扭转变形。随着频率增大,曲轴连杆轴颈与曲柄臂的连接处和主轴径与曲柄臂过渡圆角连接处的伸缩扭转变形越大,为曲轴的危险区域。以模态分析结果作为参考,重点分析了每个气缸在最大拉压工况下的应力分布,并校核了其疲劳安全系数。最终结果表明,此曲轴强度满足设计要求。     

活塞压缩机曲轴强度数值分析

活塞压缩机曲轴承受着复杂的交变载荷,其破坏形式主要体现在疲劳方面。利用有限单元分析方法,对某型6M50压缩机曲轴进行等效应力分析;利用分析结果对曲轴不同截面进行强度校核,结果表明:曲轴在第6列曲拐与主轴过渡处安全系数低于许用值,曲轴强度校核结果与该型压缩机曲轴断裂的位置吻合。该分析方法可作为活塞压缩机曲轴强度计算的可靠工具。     

高压往复泵曲轴疲劳强度分析及设计改进

对某型号三缸单作用往复泵各机构进行运动和受力分析,得到曲轴载荷变化规律;选取两种最危险工况对曲轴进行有限元分析,得到曲轴的应力分布情况,并对曲轴进行疲劳强度校核;结果表明该曲轴疲劳强度安全系数未满足要求,从理论上验证了曲轴发生断裂的实际情况;基于有限元分析,提出两种改进设计方案,并验证其满足疲劳强度要求。     

稳态疲劳载荷下曲轴剩余强度模型的试验研究

剩余强度模型是一种能比较直观的反映构件疲劳断裂行为的唯象学描述方法,但对于曲轴这类体积大且结构复杂的构件,往往难以直接对其进行剩余强度试验。针对此,在应用谐振式疲劳试验机对曲轴进行疲劳试验的过程中,通过建立试验台振动模态和试件在裂纹扩展中的力学特性之间的关系,应用动态信息跟踪方法对曲轴的剩余强度模型进行了间接的试验研究。介绍了这种方法的基本原理,分析了其可行性,并结合试验结果讨论了曲轴的剩余强度退化规律的基本特征。     

9L210柴油机曲轴强度计算及疲劳分析

利用有限元软件对9L210柴油机曲轴进行强度计算、疲劳寿命分析及疲劳安全系数计算,结果表明柴油曲轴强度及疲劳寿命均满足要求。     

基于变幅小载荷下的曲轴疲劳寿命预测分析

通过ABAQUS对曲轴模型进行有限元分析,得到局部最大时间应力载荷谱.运用雨流计数法对载荷谱进行处理,得到各应力幅值下的循环数.采用修正Corten-Dolan累积损伤理论,结合变幅载荷的应力幅值对曲轴进行疲劳寿命预测.通过分析,低于疲劳极限的应力会对曲轴产生强化作用,影响曲轴的疲劳寿命.     

发动机曲轴疲劳分析

为了能在发动机的研发设计前期提前发现曲轴的结构设计缺陷,基于柔性体动力学技术,综合应用Hypermesh、Nastran、ADAMS和Msc.Fatigue软件对曲轴系统进行疲劳分析,并通过更改曲轴材料使曲轴满足疲劳耐久要求.结果表明,该方法为保证在设计前期满足曲轴疲劳特性要求提供了高效可行的方法.     

五柱塞往复泵曲轴轴承的多体动力学分析

为了研究高压工况下柱塞往复泵曲轴轴承的动力学性能,联合应用ADAMS和AMESim软件建立五柱塞往复泵机液耦合作用的多体动力学模型,并采用ANSYS软件对曲轴做柔性化处理,最终建立计算数据动态传输的柱塞往复泵虚拟样机模型。研究结果显示:曲轴两端同型号轴承在同工况下的运行轨迹并非完全相同,且轴承保持架径向偏移区域主要位于柱塞液压力作用方向;滚子与内外圈的接触力为一对相互作用力,且滚子与保持架之间的碰撞力非常小。该文通过建立五柱塞往复泵虚拟样机模型,可以获得往复泵曲轴滚动轴承的内部动态特性,对其优化设计、故障诊断具有指导意义。