六缸柴油机连杆疲劳强度研究开题报告

 2021-08-08 14:59:31

1. 研究目的与意义

根据相关资料显示,目前发动机的可靠性问题当中,80%以上都是疲劳问题。

造成这一现象的主要原因,是因为曲轴、连杆、机体等主要的发动机的零部件在运行过程中,都会受到来自不同激励源的周期性非比例交变载荷的作用,导致零部件的疲劳失效并进而导致发动机的失效。

另一方面,随着能源问题的日渐突出,汽车的低油耗、经济性的要求也越来越高。

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2. 国内外研究现状分析

朱小平分析了连杆的运动和受力情况,基于有限元方法,建立了连杆的有限元模型,利用模态分析技术研究了该连杆的动态特性,分别釆用有限元和试验的方法研究了连杆的模态特性,获得连杆的模态频率及模态振型,最后对模态结果进行了对比验证,利用有限元软件对连杆进行了三维瞬态应力场的计算,得到了连杆在一个工作循环中的动应力分布,并对比了忽略装配载荷和考虑装配载荷的计算结果,同时选取部分曲轴转角下的应力分布云图与静力学计算结果进行对比。

其他研究概况详见附件文献综述

3. 研究的基本内容与计划

研究内容及要求:1、以给定的某六缸柴油机连杆实物为基准,利用三维建模软件CATIA进行设计,建立连杆总成的装配模型,该模型主要包括连杆的杆身,大头,小头,螺栓等零部件;2、针对连杆在实际工作过程中的受力状况进行运动分析,获得连杆相应的载荷历程,并确定在一个循环周期内的最大载荷与最小载荷值;3、在连杆简化几何模型的基础上,利用hypermesh有限元软件对其进行有限元模型的建模,在此基础上采用ABAQUS软件对模型进行,分析并获得相应的应力应变分布云图;4、利用femfat疲劳分析软件结合材料自身的强度,获得连杆在其额定工况下的疲劳安全系数云图,并确定最大的疲劳损伤点。

计划:第1周对收集的资料进行分析归类,确定连杆疲劳性研究的要求;第2-3周建立连杆总成的几何装配模型;第4-5周HyperMesh软件和ABAQUS软件的安装和学习 ;第6-9周在HyperMesh中建立模型划分网格,同时根据相关的结构参数改模型,利用有限元法对连杆在额定工况下的受力状态进行分析,获得相应的应力应变状态;第10-12周在ABAQUS软件中进行各各结构参数下应力应变的分析,并通过正交表分析;第13-15周撰写毕业论文;第16周 交审毕业论文,答辩阶段:交论文、审核。

4. 研究创新点

在模型上,部分细节如螺纹等进行简化;在有限元分析上,采用了网格划分较为精确的HyperMesh软件建模,用ABAQUS软件进行应力应变的分析;在方法上,利用femfat疲劳分析软件结合材料自身的强度,获得连杆在其额定工况下的疲劳安全系数云图,从而确定不同材料属性对连杆疲劳特性的影响。

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