考慮滾壓強(qiáng)化效應(yīng)的參數(shù)化曲軸有限元分析系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文針對曲軸參數(shù)化有限元建模、曲軸的滾壓強(qiáng)化、強(qiáng)度分析以及表面質(zhì)量等問題進(jìn)行了較為廣泛而深入的研究,研制開發(fā)了參數(shù)化曲軸有限元分析系統(tǒng),較為全面的實(shí)現(xiàn)了曲軸圓角滾壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。以“最符合實(shí)際工況、最少量簡化”為原則,以提高曲軸有限元分析的效率、精度和可靠性為目標(biāo),借鑒以往針對具體型號曲軸有限元分析的經(jīng)驗(yàn),對曲軸有限元模型的規(guī)范化進(jìn)行了研究,開發(fā)了用于參數(shù)化處理的通用曲軸有限元分析系統(tǒng)。本文在本課題組前期研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步做了深入研究。①為

2、提高曲軸有限元建模的效率,采用VB開發(fā)曲軸參數(shù)化建模導(dǎo)航系統(tǒng),并成功調(diào)用ANSYS批處理文件(APDL)程序,快速完成指定類型發(fā)動機(jī)曲軸(包括一缸、兩缸、三缸、四缸、六缸和八缸等)的實(shí)體模型的建立；②對曲軸圓角滾壓,從滾壓進(jìn)刀量、滾壓道次及殘余應(yīng)力等方面,進(jìn)行了顯式動力學(xué)分析。根據(jù)曲軸圓角滾壓的實(shí)際,顯式動力學(xué)分析表明：在表層內(nèi)殘余應(yīng)力值最大,沿層深方向變化很小,在亞表層內(nèi)殘余應(yīng)力值較大,沿層深方向變化很大,在深層殘余應(yīng)力值較小,且沿層

3、深方向變化已不明顯;隨著滾輪進(jìn)刀量的增加,殘余應(yīng)力呈現(xiàn)增大的趨勢；滾壓道次對曲軸疲勞強(qiáng)度影響較大,在最初幾圈可以有效提高殘余應(yīng)力,但隨滾壓次數(shù)增加,圓角處殘余壓應(yīng)力趨于飽和,曲軸疲勞強(qiáng)度不再提高；③從靜力學(xué)的角度,對圓角滾壓后考慮滾壓強(qiáng)化效應(yīng)的曲軸單拐進(jìn)行從動力學(xué)顯式到靜力學(xué)隱式的轉(zhuǎn)換求解,并分析得到曲軸的安全性能提高了62％,驗(yàn)證了圓角滾壓是提高曲軸強(qiáng)度的有效措施：④理論研究了表面粗糙度、加工強(qiáng)化及各層深分布等因素對曲軸表面質(zhì)量的影響