基于神经网络的曲轴残余应力预测

基于曲轴强化的残余应力理论,将人工神经网络引入发动机曲轴圆角的残余应力预测中,首先利用DEFORM有限元软件对480Q曲轴进行滚压试验,得到数组不同滚压参数对应的残余应力,然后根据此数据建立了比较稳定的神经网络,并利用此网络预测曲轴圆角滚压后的残余应力.该神经网络与有限元分析结果比较接近,为曲轴滚压中残余应力预测提供了一种新方法.     

曲轴圆角滚压工艺参数优化研究

在对曲轴圆角滚压加工过程分析的基础上,利用ANSYS有限元分析软件的LS-DYNA模块建立了其圆角滚压动态分析模型;并基于该模型分析了滚压过程中工艺参数对曲轴圆角处塑性变形及残余应力的影响规律。研究结果表明:在滚压力一定时,随着滚压圈数的增加,滚压圆角处塑性变形量和残余应力增大,但达到一定圈数后,塑性变形量和残余应力的变化幅度不再明显。滚压圈数一定时,随着滚压力的增大,塑性变形量与残余应力增加速率随滚压力的增加不断减小。研究结果为曲轴滚压加工过程中工艺参数的选取提供理论依据。     

螺母表面滚压强化有限元分析

滚压强化能够提高零件的疲劳强度和综合力学性能。对螺母表面进行滚压强化有限元分析,预测滚压强化后螺母表面的残余应力的分布状况。通过ABAQUS软件对螺母表面滚压强化进行数值模拟,比较了不同压下量、进给速度、滚压速度对残余应力分布的影响。结果表明,滚轮速度对螺母的表面强化有着显著的影响。随着滚压速度的增加,螺母圆角部位残余应力逐渐增大,且滚压速度越大,圆角部位的等效应力分布越均匀。但是过快的滚压速度会导致螺母表面产生划痕,不利于疲劳强度的提高。     

汽车发动机曲轴断裂分析

汽车发动机曲轴在台架试验过程中突然从连杆轴颈圆角远离扇板一侧边缘发生旋转弯曲疲劳断裂。综合运用断口宏微观观察、表面粗糙度（R_a和R_z）测量、残余应力测试及截面金相观察技术，确定曲轴疲劳断裂主要由轴颈圆角滚压不良导致局部萌生微裂纹及工作过程中受到短时异常应力作用引起；轴颈圆角比技术要求的略小对曲轴疲劳断裂具有促进作用。单一的表面粗糙度R_a不能完好反映轴颈滚压质量，建议采用残余应力测试、表面粗糙度R_a和R_z相结合的方法评价轴颈滚压质量。     

曲轴圆角滚压变形分析与滚压校直专家系统的研究

曲轴圆角滚压智能柔性加工机床用以对发动机曲轴主轴颈和连杆颈过渡圆角进行滚压强化,并进行滚压校直.论文以ANSYS为工具,对曲轴滚压过程中连杆颈滚压变形和主轴颈滚压变形及其对曲轴主轴颈径向跳动的影响进行了分析,其对滚压校直专家系统的开发有重要意义.介绍了滚压加工与校直机床的研制,以及滚压校直专家系统的开发.     

圆角滚压对螺栓残余应力分布及疲劳寿命的影响

利用ABAQUS结合Fe-safe建立了TC4钛合金高锁螺栓的圆角滚压和拉拉疲劳有限元模型,并进行了试验验证。分析了滚压深度、滚轮圆角半径对螺栓残余应力分布和疲劳寿命的影响规律。滚压后,螺栓的疲劳寿命由3万次提高至20万次以上;随着滚压深度的增加,螺栓圆角的最大压应力和压应力深度也随之增加并趋向于稳定,疲劳寿命出现先增后减的趋势;随着滚轮圆角半径的增加,滚压后螺栓的压应力区域增大,表面最大压应力减小,并在滚轮圆角半径为螺栓圆角半径的90%时趋于稳定,最佳滚轮圆角半径为螺栓圆角半径的90%～95%,尺寸过大或过小均会导致疲劳寿命显著降低。结果表明,在滚压深度为0.02 mm、滚轮圆角半径为0.47 mm时,螺栓圆角的疲劳寿命达到最大值。     

曲轴圆角滚压工艺参数的多目标优化设计

使用Pro/E软件建立了曲轴圆角滚压的模型,运用数据共享将模型导入Workbench中。利用Workbench中的静力学分析模块和优化设计模块,对滚压工艺参数中的滚子直径和滚压力进行了多目标优化。分析了滚压时滚子直径和滚压力的变化对曲轴圆角处最大等效应力的影响。提出了由滚压时的最大等效应力反求滚子直径和滚压力最优解的方法。这能为滚子直径和滚压力的选择提供指导。     

曲轴滚压强化机液压系统的设计

为提高曲轴靠疲劳强度和综合机械性能能,曲轴加工时常采用强化措施.从曲轴滚压机床的特点出发,设计了三级变压液压系统,采用了强化滚压与滚压校直相结合的方法,实现了自动定位、强化滚压、光整滚压3个过程,以提高滚压质量和滚压校直作用,对于曲轴圆角滚压系统的设计具有一定的参考价值.     

超高强度钢强力滚压残余应力仿真与试验研究

目的 研究不同强力滚压工艺参数对超高强度钢表层残余应力分布的影响.方法 针对45CrNiMoVA超高强度钢的表面强化问题提出了强力滚压工艺.采用硬质合金滚压刀具,对试样施加超过2500 N的滚压力,进行强力滚压强化单因素试验.基于SEM和EBSD测试,分析强力滚压对超高强度钢表层微观组织的影响,进而对不同滚压参数下超高强度钢表层残余应力分布与表面残余应力变化进行分析.最后通过ABAQUS有限元仿真建立了超高强度钢强力滚压强化表层残余应力场预测模型,对滚压强化表层残余应力仿真值与试验值进行了对比.结果 强力滚压使得超高强度钢表层的平均晶粒尺寸从0.813μm降低为0.474μm,且马氏体晶粒沿滚压方向发生了变形滑移.超高强度钢经强力滚压后,表层残余压应力由–276 MPa提升至最高–942 MPa,残余压应力深度由0.2 mm增加至最大0.9 mm.超高强度钢强力滚压试验和仿真残余应力沿径向的分布规律一致,滚压表面残余压应力仿真值与试验值的误差小于27％.结论 测试分析表明,强力滚压可有效细化超高强度钢45CrNiMoVA表层晶粒并且改善残余应力分布,残余压应力值随着滚压深度和滚压次数的增加而增大,随进给量和工件转速的增大而减小.强力滚压仿真较为准确地预测出滚压强化表层残余应力分布情况,为超高强度钢45CrNiMoVA等一类难加工材料构件的表面强化问题提供了工艺指导.     

圆角淬火加热时间与回火温度对曲轴残余应力和疲劳强度的影响

研究了感应淬火加热时间及回火温度与圆角强化曲轴残余应力和劳强度的关系。结果表明,淬火加热时间增加,硬化层深度增加,表层残余压应力和疲劳弯曲极限均呈先增大后减小化。国火温度的提高,降低强化效果。与只强化轴颈、未圆角淬火曲轴相比,疲劳强度提高85％以上。