考虑滚压强化效应的参数化曲轴有限元分析系统的研究
本文针对曲轴参数化有限元建模、曲轴的滚压强化、强度分析以及表面质量等问题进行了较为广泛而深入的研究,研制开发了参数化曲轴有限元分析系统,较为全面的实现了曲轴圆角滚压系统设计。以“最符合实际工况、最少量简化”为原则,以提高曲轴有限元分析的效率、精度和可靠性为目标,借鉴以往针对具体型号曲轴有限元分析的经验,对曲轴有限元模型的规范化进行了研究,开发了用于参数化处理的通用曲轴有限元分析系统。本文在本课题组前期研究的基础上进一步做了深入研究。①为提高曲轴有限元建模的效率,采用VB开发曲轴参数化建模导航系统,并成功调用ANSYS批处理文件(APDL)程序,快速完成指定类型发动机曲轴(包括一缸、两缸、三缸、四缸、六缸和八缸等)的实体模型的建立；②对曲轴圆角滚压,从滚压进刀量、滚压道次及残余应力等方面,进行了显式动力学分析。根据曲轴圆角滚压的实际,显式动力学分析表明：在表层内残余应力值最大,沿层深方向变化很小,在亚表层内残余应力值较大,沿层深方向变化很大,在深层残余应力值较小,且沿层深方向变化已不明显;随着滚轮进刀量的增加,残余应力呈现增大的趋势；滚压道次对曲轴疲劳强度影响较大,在最初几圈可以有效提高残余应力,但随滚压次数增加,圆角处残余压应力趋于饱和,曲轴疲劳强度不再提高；③从静力学的角度,对圆角滚压后考虑滚压强化效应的曲轴单拐进行从动力学显式到静力学隐式的转换求解,并分析得到曲轴的安全性能提高了62％,验证了圆角滚压是提高曲轴强度的有效措施：④理论研究了表面粗糙度、加工强化及各层深分布等因素对曲轴表面质量的影响,而且对局部应力问题“表层”、“亚表层”和“深层”的准确定义进行了具有理论基础的量化描述。本文旨在建立一套完善的曲轴圆角滚压分析系统,为滚压强化理论和工艺提供了可靠的理论依据。
曲轴圆角滚压;表面质量;有限元分析;残余应力
西安理工大学
硕士
机械设计及理论
薛隆泉;刘荣昌
2009
中文
TG306
62
2013-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）