曲轴的疲劳断裂分析

系统阐述利用有限元法对机械结构零部件进行疲劳断裂分析的相关理论和方法。在此基础上对16V240机车柴油机曲轴的最危险曲拐进行最大和最小工况下的三维有限元分析，确定裂纹易产生的危险截面，求解危险截面处不同深度和形态的表面椭圆裂纹的应力强度因子，并拟合关于椭圆裂纹特征参数及总体坐标下的等效应力强度因子的近似表达式。为预测含裂纹曲轴的承载能力、剩余寿命、制定判废标准等提供相关的疲劳断裂参数。     

三例发动机曲轴断裂的原因分析

曲轴作为发动机的上要受力部件,在实际使用过程中承受着弯曲载荷和扭曲载荷。如果这些载荷在曲轴某个脆弱环节造成应力集中,可能会导致曲轴断裂。曲轴的主要断裂形式有：弯曲循环载荷造成曲轴在轴颂圆角处断裂;扭曲循环载荷造成曲轴在轴颈咖断裂;材质缺陷造成曲轴断裂。     

发动机曲轴耐久实验断裂失效分析

通过对某汽车公司发动机耐久实验断裂的曲轴进行化学成分、硬度、金相组织、夹杂物、宏观及微观形貌的综合分析,结果表明:该曲轴的断裂是由起源于第一连杆轴颈与曲柄交界处的淬火裂纹引起的弯曲疲劳断裂,裂纹沿轴颈交界处呈周向扩展,扩展区存在明显的疲劳辉纹。     

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.     

曲轴断裂与喷丸强化

曲轴,无论是汽车发动机曲轴、船用发动机曲轴还是工业泵曲轴,在旋转过程中,都承受着交变弯曲与交变扭转载荷的共同作用。曲轴的各危险断面尤其是轴颈与曲柄间过渡圆角处,经常由于应力的高度集中造成曲轴断裂。因此,服役条件要求曲轴具备足够的强度,确保曲轴在运转过程中不出现断裂事故。目前,通过喷丸强化来改变曲轴抗疲劳性能已在相当广泛的范围内普遍应用,且效果相当令人满意。     

曲轴弯曲疲劳试验的方法

着重介绍曲轴弯曲疲劳试验机的工作原理和特点及运用实例。     

大型柴油机曲轴断裂失效分析

用化学分析、力学性能试验、扫描电镜等方法分析了某大型柴油机曲轴早期断裂的原因.结果表明:宏观断口上有明显的疲劳源区和宏观疲劳条纹,曲轴属于疲劳断裂.疲劳裂纹萌生在曲轴油孔内表面的缺陷处(缺陷尺寸为767 μm×500 μm),该缺陷是机械加工油孔时刃具刀尖崩裂造成的,在工作交变扭转应力作用下缺陷萌生疲劳裂纹并扩展,导致曲轴发生早期疲劳断裂.     

柴油机球铁曲轴断裂失效分析

柴油机氮化球铁曲轴在服役过程中发生了断裂,断裂发生在第一曲拐与第二主轴颈之间的曲柄处。对其失效原因进行了分析,结果表明：裂纹起始于第一曲拐右下圆角根部,并在弯曲载荷作用下扩展,最终导致弯曲疲劳断裂;曲轴材料的基体组织、化学成分及力学性能均符合技术要求,渗氮层过浅是曲轴发生疲劳断裂的主要原因。     

发动机曲轴断裂原因分析

通过形貌观察、化学成分分析、显微组织检验、硬度及力学性能测试等方法对发动机曲轴进行综合试验以分析曲轴断裂原因。结果表明：由于曲轴靠后端的止推面受到止推瓦的摩擦而产生严重磨损和局部异常高温,导致金相组织和力学性能发生改变,产生裂纹并扩展,最终导致曲轴断裂。     

球铁曲轴弯曲疲劳试验研究

对球铁曲轴,进行弯曲疲劳试验,验证金属材料成分的改变对弯曲疲劳性能的影响,可以推广应用于生产中,能大大降低生产成本,提高企业的经济效益。     

大马力船用柴油机曲轴断裂分析

本文对大马力船用柴油机曲轴的早期疲劳断裂的断口、材质、受力情况及其断裂原因进行了宏观及微观分析。认为曲轴的早期疲劳断裂是由曲轴表面极小的铸造缺陷——硫化物灰渣造成受弯曲应力较大的轴颈与拐臂过渡R处产生疲劳源,形成低应力高周期的疲劳断裂。     

汽油机曲轴断裂故障的原因分析

通过对汽油机曲轴断裂断口部位的金相组织、力学性能及轴颈与曲柄过渡圆角处进行的检测和分析,结果表明,曲轴的硬度偏低于技术标准要求,再加上连杆颈与平衡块直角交接处应力集中是导致曲轴疲劳断裂的主要原因。通过改进设计和工艺整改,可使曲轴完全符合发动机安全性能的技术要求。     

球铁曲轴弯曲疲劳试验研究

对球铁曲轴,进行弯曲疲劳试验,验证金属材料成分的改变对弯曲疲劳性能的影响,可以推广应用于生产中,能大大降低生产成本,提高企业的经济效益。     

往复式甲烷压缩机曲轴断裂原因

某往复式甲烷压缩机曲轴在运行过程中发生断裂,通过断口宏观和微观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察和力学性能测试等方法,研究了曲轴断裂的原因。结果表明:曲轴发生了扭转疲劳断裂;在交变扭转应力的作用下,曲轴主轴颈不规则且粗糙的过渡圆角和油孔附近粗糙的机械加工痕迹处产生应力集中,导致微裂纹萌生;组织中严重的带状回火屈氏体、大小不均匀的晶粒以及非金属夹杂物导致曲轴的力学性能变差,加速了疲劳裂纹的扩展;建议严格控制曲轴的热处理和制造工艺,优化曲轴结构设计,防止类似事故的再次发生。     

压缩机曲轴断裂失效分析

针对天然气压缩机的球墨铸铁曲轴的断裂事故进行了失效分析,通过对曲轴的断口形貌和铸造材质缺陷分析,判断出曲轴断裂属于过载脆性断裂,曲轴材质的铸造大气孔、疏松和粗大石墨相是造成曲轴断裂的主要原因,并提出了预防措施。     

斯太尔曲轴断裂分析与预防措施

磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以断裂危害最大，因此对断裂事故进行分析，再根据对断裂过程的认识制定合理的措施，以实现有效的断裂控制是十分必要的。     

船用柴油机曲轴的断裂原因

某船用柴油机曲轴运行不到3a发生断裂,采用力学性能测试、化学成分分析、金相分析、断口观察以及有限元分析等方法对其进行了失效分析。结果表明:该曲轴的断裂性质为低应力下的疲劳断裂;电渣熔铸过程中卷入的保护渣是曲轴发生断裂的直接原因,未达标的调质和渗氮处理则进一步降低了曲轴的疲劳强度,加速了疲劳裂纹的扩展,最终导致曲轴断裂。     

6MD20空气压缩机曲轴断裂失效分析

通过宏观断口、化学成分、金相组织、机械性能等方法对曲轴断裂失效原因进行了分析，发现宏观断口为脆性断口，其金相组织中包含了不应有的魏氏组织，从而导致韧性显著降低，脆性增大．最终在连续交变载荷作用下发生疲劳断裂。     

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.