基于有限元分析的柴油機(jī)曲軸再制造研究.pdf

1、由于曲軸失效形式的復(fù)雜化和對(duì)曲軸修復(fù)后質(zhì)量要求的日益提高,傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足曲軸的修復(fù)要求。近年來(lái),作為激光再制造技術(shù)的核心——激光熔覆技術(shù)迅速發(fā)展成為曲軸再制造的一種新型修復(fù)技術(shù)。本文主要研究船用柴油機(jī)廢舊曲軸的再制造問(wèn)題。
　　1.從曲軸的磨損、燒蝕、彎扭變形以及裂紋和斷裂四個(gè)方面具體分析了船用柴油機(jī)曲軸的失效原因,得出以下三點(diǎn):
　　(1)校核靜強(qiáng)度安全系數(shù),對(duì)曲軸的剛度、硬度和承受載荷能力進(jìn)行可靠性評(píng)估。校核疲

2、勞強(qiáng)度安全系數(shù),評(píng)估船用柴油機(jī)曲軸再制造前后的疲勞壽命。
　　(2)根據(jù)疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律和Paris公式,對(duì)曲軸的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。
　　(3)通過(guò)對(duì)曲軸材料性能的簡(jiǎn)單分析,利用傳統(tǒng)的疲勞壽命預(yù)測(cè)方法、損傷力學(xué)和Miner疲勞損傷積累準(zhǔn)則確定曲軸剩余疲勞壽命的預(yù)測(cè)方法,即先預(yù)測(cè)曲軸在最大載荷下的疲勞壽命,再減去最大載荷下的當(dāng)量壽命,兩者的差就是曲軸的剩余疲勞壽命。
　　2.利用1/4點(diǎn)位移法和J積分法對(duì)曲軸圓角

3、處裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算,判斷其斷裂失效的程度,并應(yīng)用15節(jié)點(diǎn)三維1/4奇異元和20節(jié)點(diǎn)三維單元分析曲軸圓角處裂紋的應(yīng)力場(chǎng),求出應(yīng)力強(qiáng)度因子。
　　3.針對(duì)曲軸的再制造問(wèn)題,本文研究了激光熔覆技術(shù)的原理和主要特點(diǎn),為熔覆材料與曲軸基體材料的匹配性提供了判斷依據(jù);選擇了鎳基、鈷基和鐵基三種自熔性合金粉末作為熔覆材料;確定了修復(fù)工藝為同步式激光熔覆。對(duì)熔池狀態(tài)的研究為下文中的熱分析提供了理論依據(jù),并為控制熔覆層的裂紋提供了解決的方法。