模拟试验加载方式对V型机体疲劳失效模式影响研究
发布时间：2021-02-18 17:50
随着发动机朝高转速、高功率密度和高燃烧压力的方向发展,其工作条件愈加苛刻,这对机体的疲劳可靠性也提出了更高的要求。疲劳模拟试验作为机体疲劳可靠性的主要研究手段之一,已得到广泛的应用。然而,在疲劳模拟试验中不同的加载方式对机体的局部载荷及疲劳失效模式有不同的影响,在何种情况下使用何种加载方式,何种加载方式更佳,目前尚无统一的定论,尤其是对于V型发动机而言。本文以某V12船用柴油机为研究对象,基于仿真计算和模拟试验相结合的方法,对比研究了四种模拟试验加载方式对V型机体局部载荷和疲劳失效模式的影响。这四种加载方式分别是对缸加载方式、斜对缸加载方式Ⅰ、斜对缸加载方式Ⅱ以及四缸加载方式。在对比分析中除了加载气缸和加载工装的数量以及位置不一样之外,其他条件如材料物性参数、载荷接触等均保持一致,以便更好地开展加载方式的影响研究。由于试验条件的限制,无法对这四种加载方式一一进行疲劳试验,因此本文的研究思路为首先通过对缸加载方式机体疲劳模拟试验和仿真计算相结合的方法,验证对缸加载方式有限元模型的准确性,在此基础上,利用仿真手段研究其他三种加载方式对机体局部载荷和疲劳失效模式的影响。具体工作如下:首先建立...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 发动机机体疲劳仿真分析研究现状
1.2.2 发动机机体疲劳模拟试验研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 V型柴油机曲轴轴系动力学计算
2.1 研究对象概述
2.2 V型机曲柄连杆机构运动学及受力分析
2.3 曲轴轴系动力学模型建立
2.3.1 全局参数定义
2.3.2 体单元的建立
2.3.3 连接单元的建立
2.3.4 载荷及工况设置
2.4 动力学仿真结果及分析
2.5 本章小结
3 对缸加载方式机体有限元分析
3.1 有限元模型建立
3.1.1 几何处理及网格划分
3.1.2 材料物性参数
3.2 载荷及边界条件设置
3.2.1 接触对设置
3.2.2 分析步设置
3.2.3 螺栓预紧及轴瓦装配载荷
3.2.4 边界条件及液压载荷
3.3 主轴承孔镗孔工艺模拟
3.3.1 机体主轴承孔变形修正
3.3.2 修正与否对分析结果的影响
3.4 有限元计算结果
3.4.1 主轴承座部位应力分析
3.4.2 油道及主轴承螺栓孔部位应力分析
3.4.3 横隔板部位应力分析
3.5 疲劳分析
3.5.1 主轴承座部位疲劳分析
3.5.2 油道及主轴承螺栓孔部位疲劳分析
3.5.3 横隔板部位疲劳分析
3.6 本章小结
4 对缸加载方式机体疲劳模拟试验及验证
4.1 机体疲劳模拟试验系统
4.1.1 试验原理
4.1.2 系统组成
4.2 试验方法及过程
4.2.1 试验方法
4.2.2 液压放大器及加载工装设计
4.2.3 压力变送器选型
4.2.4 应变片选型及粘贴
4.2.5 基于Labview的数据采集系统建立
4.3 试验结果分析及验证
4.3.1 应变测试结果及验证
4.3.2 疲劳试验结果分析
4.4 本章小结
5 其他加载方式仿真分析及对比
5.1 斜对缸加载方式Ⅰ
5.1.1 有限元模型建立
5.1.2 仿真计算及结果
5.1.3 关键部位疲劳分析
5.2 斜对缸加载方式Ⅱ
5.2.1 有限元模型建立
5.2.2 仿真计算及结果
5.2.3 关键部位疲劳分析
5.3 四缸加载方式
5.3.1 有限元模型建立
5.3.2 仿真计算及结果
5.3.3 关键部位疲劳分析
5.4 机体疲劳模拟试验加载方式影响结果分析
5.4.1 加载方式对机体局部载荷的影响
5.4.2 加载方式对机体失效模式的影响
5.5 本章小结
6 全文工作总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 展望
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]载荷形式对V型柴油机机体疲劳寿命的影响[J]. 兰银在,王根全,李鹏,文洋,靳永标,张冬梅,赵振威. 车用发动机. 2017(05)
[2]结构振动疲劳加速试验技术研究[J]. 蒋瑜,陶俊勇. 装备环境工程. 2016(05)
[3]基于蒙特卡洛模拟的身管疲劳寿命加速试验与分析[J]. 李家坤,杨国来,葛建立,尹威华,苏艾. 火炮发射与控制学报. 2016(03)
[4]基于频域法的随机振动疲劳加速试验设计[J]. 张方,周凌波,姜金辉,王轲. 振动.测试与诊断. 2016(04)
[5]扭矩法与扭矩/转角法预紧力的计算及对比研究[J]. 张亮亮,王玉林. 内燃机与配件. 2016(01)
[6]基于临界平面法的发动机机体疲劳寿命预测研究[J]. 陈晓平,李京鲁,季炳伟,陈文华,胡如夫. 内燃机工程. 2015(05)
[7]当量加速腐蚀条件下7B04-T6高强度铝合金疲劳裂纹扩展规律研究[J]. 谭晓明,王海东,王刚. 材料科学与工艺. 2015(02)
[8]某V型柴油机机体瞬态动力学分析与疲劳寿命预测[J]. 李欣,左正兴,覃文洁,刘海燕. 内燃机工程. 2014(03)
[9]安装状态下柴油机主轴承孔及主轴瓦变形计算研究[J]. 王磊,廖日东. 内燃机工程. 2013(06)
[10]柴油机机体强度分析与主轴承座疲劳寿命预测[J]. 郑康,郝志勇,张焕宇,杨骥. 汽车工程. 2013(04)
博士论文
[1]发动机机体疲劳可靠性模拟试验基础问题研究[D]. 张鹏伟.浙江大学 2012
[2]机体关键部位机械疲劳分析方法研究[D]. 孙耀国.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于刚度评价的柴油机机体方案模型构建方法研究[D]. 张敏.中北大学 2018
[2]柴油机铝合金机体紧固面微动疲劳寿命预测方法研究[D]. 蔡强.中北大学 2017
[3]发动机连杆螺栓可靠性设计与拧紧技术研究[D]. 陈占善.吉林大学 2016
[4]基于ANSYS和ADAMS仿真的非对称机体振动分析[D]. 陈小雷.大连理工大学 2016
[5]某柴油机机体在动态载荷下的响应分析[D]. 崔留洋.大连理工大学 2016
[6]火炮身管的加速寿命试验研究与分析[D]. 李家坤.南京理工大学 2016
[7]12V240ZJH柴油机机体有限元强度分析[D]. 殷龙.大连交通大学 2015
[8]R175型单缸柴油机机体轻量化设计[D]. 康清影.江苏大学 2015
[9]8L265柴油机机体强度有限元计算及优化[D]. 丁义峰.大连理工大学 2015
[10]柴油机机体关键部位多轴疲劳寿命仿真研究[D]. 郭婷婷.中北大学 2015
本文编号：3039886
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 发动机机体疲劳仿真分析研究现状
1.2.2 发动机机体疲劳模拟试验研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 V型柴油机曲轴轴系动力学计算
2.1 研究对象概述
2.2 V型机曲柄连杆机构运动学及受力分析
2.3 曲轴轴系动力学模型建立
2.3.1 全局参数定义
2.3.2 体单元的建立
2.3.3 连接单元的建立
2.3.4 载荷及工况设置
2.4 动力学仿真结果及分析
2.5 本章小结
3 对缸加载方式机体有限元分析
3.1 有限元模型建立
3.1.1 几何处理及网格划分
3.1.2 材料物性参数
3.2 载荷及边界条件设置
3.2.1 接触对设置
3.2.2 分析步设置
3.2.3 螺栓预紧及轴瓦装配载荷
3.2.4 边界条件及液压载荷
3.3 主轴承孔镗孔工艺模拟
3.3.1 机体主轴承孔变形修正
3.3.2 修正与否对分析结果的影响
3.4 有限元计算结果
3.4.1 主轴承座部位应力分析
3.4.2 油道及主轴承螺栓孔部位应力分析
3.4.3 横隔板部位应力分析
3.5 疲劳分析
3.5.1 主轴承座部位疲劳分析
3.5.2 油道及主轴承螺栓孔部位疲劳分析
3.5.3 横隔板部位疲劳分析
3.6 本章小结
4 对缸加载方式机体疲劳模拟试验及验证
4.1 机体疲劳模拟试验系统
4.1.1 试验原理
4.1.2 系统组成
4.2 试验方法及过程
4.2.1 试验方法
4.2.2 液压放大器及加载工装设计
4.2.3 压力变送器选型
4.2.4 应变片选型及粘贴
4.2.5 基于Labview的数据采集系统建立
4.3 试验结果分析及验证
4.3.1 应变测试结果及验证
4.3.2 疲劳试验结果分析
4.4 本章小结
5 其他加载方式仿真分析及对比
5.1 斜对缸加载方式Ⅰ
5.1.1 有限元模型建立
5.1.2 仿真计算及结果
5.1.3 关键部位疲劳分析
5.2 斜对缸加载方式Ⅱ
5.2.1 有限元模型建立
5.2.2 仿真计算及结果
5.2.3 关键部位疲劳分析
5.3 四缸加载方式
5.3.1 有限元模型建立
5.3.2 仿真计算及结果
5.3.3 关键部位疲劳分析
5.4 机体疲劳模拟试验加载方式影响结果分析
5.4.1 加载方式对机体局部载荷的影响
5.4.2 加载方式对机体失效模式的影响
5.5 本章小结
6 全文工作总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 展望
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]载荷形式对V型柴油机机体疲劳寿命的影响[J]. 兰银在,王根全,李鹏,文洋,靳永标,张冬梅,赵振威. 车用发动机. 2017(05)
[2]结构振动疲劳加速试验技术研究[J]. 蒋瑜,陶俊勇. 装备环境工程. 2016(05)
[3]基于蒙特卡洛模拟的身管疲劳寿命加速试验与分析[J]. 李家坤,杨国来,葛建立,尹威华,苏艾. 火炮发射与控制学报. 2016(03)
[4]基于频域法的随机振动疲劳加速试验设计[J]. 张方,周凌波,姜金辉,王轲. 振动.测试与诊断. 2016(04)
[5]扭矩法与扭矩/转角法预紧力的计算及对比研究[J]. 张亮亮,王玉林. 内燃机与配件. 2016(01)
[6]基于临界平面法的发动机机体疲劳寿命预测研究[J]. 陈晓平,李京鲁,季炳伟,陈文华,胡如夫. 内燃机工程. 2015(05)
[7]当量加速腐蚀条件下7B04-T6高强度铝合金疲劳裂纹扩展规律研究[J]. 谭晓明,王海东,王刚. 材料科学与工艺. 2015(02)
[8]某V型柴油机机体瞬态动力学分析与疲劳寿命预测[J]. 李欣,左正兴,覃文洁,刘海燕. 内燃机工程. 2014(03)
[9]安装状态下柴油机主轴承孔及主轴瓦变形计算研究[J]. 王磊,廖日东. 内燃机工程. 2013(06)
[10]柴油机机体强度分析与主轴承座疲劳寿命预测[J]. 郑康,郝志勇,张焕宇,杨骥. 汽车工程. 2013(04)
博士论文
[1]发动机机体疲劳可靠性模拟试验基础问题研究[D]. 张鹏伟.浙江大学 2012
[2]机体关键部位机械疲劳分析方法研究[D]. 孙耀国.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于刚度评价的柴油机机体方案模型构建方法研究[D]. 张敏.中北大学 2018
[2]柴油机铝合金机体紧固面微动疲劳寿命预测方法研究[D]. 蔡强.中北大学 2017
[3]发动机连杆螺栓可靠性设计与拧紧技术研究[D]. 陈占善.吉林大学 2016
[4]基于ANSYS和ADAMS仿真的非对称机体振动分析[D]. 陈小雷.大连理工大学 2016
[5]某柴油机机体在动态载荷下的响应分析[D]. 崔留洋.大连理工大学 2016
[6]火炮身管的加速寿命试验研究与分析[D]. 李家坤.南京理工大学 2016
[7]12V240ZJH柴油机机体有限元强度分析[D]. 殷龙.大连交通大学 2015
[8]R175型单缸柴油机机体轻量化设计[D]. 康清影.江苏大学 2015
[9]8L265柴油机机体强度有限元计算及优化[D]. 丁义峰.大连理工大学 2015
[10]柴油机机体关键部位多轴疲劳寿命仿真研究[D]. 郭婷婷.中北大学 2015
本文编号：3039886
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