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經(jīng)典案例
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基于有限元方法的曲軸強度分析

發(fā)布于:2016-02-02 21:31
強度分析

      曲軸是發(fā)動機中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、承受載荷比較大的零件。在曲軸的工作過程中,疲勞失效往往是其失效的主要原因,因此,曲軸的疲勞性能強度分析研究顯得尤為重要。
      隨著車用發(fā)動機向大功率方向發(fā)展,同時也要滿足低質(zhì)量、高可靠性要求,傳統(tǒng)的曲軸強度分析方法,由于計算精度低等原因已經(jīng)不能滿足需要。研究結(jié)合多體動力學(xué)和有限元分析方法,使用MSC相關(guān)軟件,計算發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速下曲軸一個工作循環(huán)中的動態(tài)應(yīng)力,并結(jié)合相關(guān)高周疲勞方法,對曲軸的疲勞性能進行分析,判斷其疲勞性能是否滿足工程要求。
      整個仿真分析由有限元模型生成、一維和三維模態(tài)比較、有限元模態(tài)壓縮、動力學(xué)分析、動應(yīng)力恢復(fù)和疲勞分析組成。分析中使用由MSC Patran進行前處理而建立的有限元模型,模型大部分為六面體單元,主要是為了減少節(jié)點數(shù)目并提高計算精度。模型中包括曲軸、扭轉(zhuǎn)減振器、飛輪以及離合器,各個零件之間使用RBE2單元進行連接,完整有限元模型如圖。對于新建完成的曲軸系有限元模型,需要同一維梁一質(zhì)量點構(gòu)成的曲軸模型進行模態(tài)比較,在保證其一階扭轉(zhuǎn)、彎曲頻率和二階彎曲自振頻率與一維模型一致的情況下,有限元模型才能用于計算使用。若兩者頻率差別較大,需要重新修改有限元模型,并進行模態(tài)分析,直到達到要求為止。當(dāng)然,作為頻率分析標(biāo)準(zhǔn)的一維模型必須保證各個分塊的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量的準(zhǔn)確性。


                                                                                  專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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