基于有限元的泵曲轴疲劳强度计算
利用有限元法分析汽车后轴的疲劳失效
利用有限元法对汽车后轴套失效分析文章信息：文章历史：发表于2008年8 月14 日，文库公认于2008 年9 月12日，2008 年9 月25 日在网上刊登。
关键词：后轴套，应力集中，疲劳失效，有限元分析文章摘要：对汽车后轴轴套样品出现在预期的负载周期的早期疲劳失效的分析。
在这些试验中，裂纹主要出现在样品的同一区域。
为了确定失效的原因，对后轴套进行了详细的CAD 建模，轴套材料的力学性能通过拉伸试验确定。
通过这些资料来对应力和疲劳强度进行有限元分析。
在负载周期内疲劳裂纹产生的位置和最小数目决定了零件失效。
对试验结果进行了比较分析。
提出了解决现有问题的设计来提高轴套的疲劳寿命。
版权所有爱思唯尔（世界领先的科技及医学出版公司）2008 第一章前言由于其高负荷能力，通常固体轴用于重型商用车辆。
固体轴的结构可以从图1 中看到。
在车辆的使用寿命中，道路的表面粗糙度产生的动态力使轴套产生动态应力。
这些力将导致轴套的疲劳失效，也就是整个车辆的主要承载部分。
因此它是至关重要的,桥壳的疲劳破坏违背了可预测的使用寿命。
在批量生产前，轴套样品由于动态垂直力导致的负荷能力和疲劳寿命应该通过疲劳试验确定，如图2 所示。
这些试验中，一个可以检测液动执行机构采用循环垂直荷载作用于样品上，直到疲劳裂纹的产生。
根据一般标准，轴套样品必须承受5 x 105N的载荷循环而不产生疲劳失效。
在对一根非对称轴套的垂直方向疲劳测试中，如图3 所示，在极限载荷循环前，疲劳裂纹在某些轴上开始产生。
通过观察，最小的载荷循环为3.7x 105N 时，便产生疲劳失效。
在这些试验中，裂纹产生于E1到E2的班卓过度区域。
可以从失效的实例中看出，如图4 所示。
为了预测失效的原因，一份详细的轴套实体模型通过CATIA V5R15商业软件创建。
利用该模型，建立有限元模型。
应力和疲劳强度分析是在ANSYS V11.0 商业有限元软件中进行的。
轴套材料力学性能通过拉伸试验并由FE 分析获得。
基于有限元法的动车组轴箱强度分析
基于有限元法的动车组轴箱强度分析发布时间：2021-04-13T11:49:50.933Z 来源：《科学与技术》2020年36期作者：王涛[导读] 动车组轴箱轴承是动车组走行部的重要部件，王涛中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛260000摘要：动车组轴箱轴承是动车组走行部的重要部件，是保障动车组安全运行的关键。
目前我国各动车组高级修检修基地普遍不具有动车组轴箱轴承的检修能力，很多单位一直委托外方进行检修，这不仅增大了检修成本、检修周期，更制约我国动车组检修能力的提升。
本文对动车组用轴箱轴承的检修方案进行了分析，对我国动车组轴箱轴承的检修能力提升提供技术基础。
关键词：动车组列车；轴箱体；有限元法引言轴箱轴承是铁路车辆中最为关键的零部件之一，它起着支撑整个车辆和保证车辆正常运行的重要作用。
高速动车组上每个轴承均安装了温度传感器以实时监测轴承温度，若温度异常将依据轴承温升报警逻辑进行报警，同时根据不同温度执行相应的处置措施，来确保动车组的运行安全。
虽然轴承温升并未给高速动车组运营带来严重影响，但按照运营管理办法，只要达到一级报警，车辆则需回库退卸轮对，对轴承进行检查，如此势必影响车辆的正常运营秩序，若车辆限速运行则会造成晚点等更加严重的影响。
1研究背景随着高速铁路的快速发展，动车组列车安全性和可靠性的分析成为重要的研究问题。
转向架作为车辆上重要的部件之一，除支撑整个车体的质量外，更重要的作用是承受和传递每个方向上的力，影响着车辆的舒适度、稳定性和安全性。
而力的传递都要经由轴箱定位装置。
轮对和转向架通过轴箱连接成一个整体，轴箱安装在车轴轴颈上，并具备良好的润滑和密封性能。
因此轴箱定位装置是影响车辆动力学性能的主要因素之一，设计出可靠性足够的轴箱装置也至关重要。
为了更好地对动车组列车运行情况进行仿真，通过计算机SIMPACK仿真软件建立车辆系统动力学模型对CRH2型动车组转向架关键部位的载荷谱进行疲劳寿命评估。
曲轴轴系的结构强度分析与疲劳寿命估算_朱永梅
Journal o f Mechanical Strength2010, 32( 6) : 1018- 1021p 研究简报 p曲轴轴系的结构强度分析与疲劳寿命估算XANALYSIS OF STRUCTURAL STRENGTH AND PRED ICTION OF FATIGUE LIFEFOR CRANKSHAFT AND LINK MEC HANISM朱永梅X X 王明强 刘艳梨( 江苏科技大学 机械工程学院, 江苏 镇江 212003)ZHU YongMei WANG MingQiang LIU YanLi( School o f Mechanical Enginee ring , Jiangsu Unive rsity o f Scie nce and Tec hnology , Zhenjiang Jiangsu 212003, China )摘要 将多柔体动力学方法引入到曲轴计算中, 建立发动机曲轴轴系的动力学仿真模型, 对曲轴轴 系进行刚柔耦 合 多体运动学和动力学仿真, 为下一步疲劳寿命计 算提供可靠的载荷条 件; 然 后, 从曲 轴所受的 载荷中找 出三个 载荷比 较 大的 时刻, 计算得到其相应时刻的应力和应变分布规律, 找出曲轴受力的危险部位, 为曲轴的动态强度分析提 供数据; 最 后, 结合 Ansys 有限元分析软件和柯顿- 多兰( Certon - Dolan) 理论, 估算 连杆疲 劳寿命, 同 时分析多 级载荷 加载次 序对疲 劳 寿命的影响, 为零部件的主动寿命设计提供参考 数据和理论判据。
关键词 强度 疲劳寿命 动力学 曲轴轴系 中图分类号 TH123. 3 AbstractIntroducing mult-i flexib1e body dynamics to crankshaft computing, a dynamics simulation model of crank and linkmechanism of an engine is built. Based on the rigid and flex coupled model, ADAMS( automatic dynamic analysis of mechanical sys - tems) is used to do a kinematics and dynamic simulation to get dynamic loads. It also provides a reliable characteristic for the body v-i bration noise of next step. Then the bigger loads of three moments are identified from all loads. The distribution law of the stress and strain of correspondi n g moment are achieved and its dangerous parts are found to offer date of dynamic strength analysis. At las t, com - bining the Ansys and the theory of Certon -Dolan, the fatigue life of the link is calculated and the affection of loading order of multilevel loads to fatigue life is analyzed in detail, which have provided the referenced data and the theory of criterion for reliability desi g n.Key words Strength; Fatigue life; Dynamics; Crankshaft and link mechanismCor res pon ding autho r : Z H U Yong Mei , E -mail : zymtt @ 163. com , Tel : + 86- 511- 84401198, Fa x : + 86-511- 84402269 The project supported by the Shipbuilding Industry Defense Technology Pre - research Foundation of China ( No . 07J2. 3. 2) . Manuscript received 20090722, in revi s ed form 20090908.引言曲轴轴系是发动机的主要组件之一, 其动力学特 性对发动机的工作可靠性、振动、噪声等有较大影响。
高压大流量乳化液泵曲轴疲劳强度分析
型和有限元软件求解 了高压 大流 量乳化液泵的 曲轴在工作过程 中的动载荷及截面应力 ，并根 据有 限元
计算结果对 曲轴 的疲 劳强度进行 综合评估 。动力学分析结果与有 限元计算结果基本 一致 ，验 证 了上述
方 法 的合 理 性 。
［ 关键词 ］ 乳 化液泵； 曲轴 ；疲 劳；动力学分析 ；有限元
第１ ９卷 第 １期 （ 总第 １ １ ６期 ） ２ ０ １ ４年 ２月
煤
矿 开 采
Ｖ ｏ １ ． １ ９ Ｎ ｏ ． １（ Ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ Ｎ ｏ ． １ １ ６ ）
Ｆ ｅ ｂ ｒ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０ １ ４
Ｃ ０ＡＬ ＭＩ ＮＩ ＮＧ ＴＥ Ｃ ＨＮ ＯＬ ０Ｇ Ｙ
高压大 流Байду номын сангаас乳 化 液泵曲轴疲 劳强 度分析
李 然 ，王 伟 ，苏 哲
（ 北 京 天地 玛 珂 电液 控 制 系 统 有 限 公 司 ，北 京 １ ０ ０ ０ １ ３ ）
［ 摘
要］
为 了建 立一种分析乳化液泵 曲轴强度 的方法 ，分别采用 Ｆ ｏ ｔ ｒ ｒ ａ ｎ程序 的动力学分析模
ｐ ｕ ｍｐ ． Ｏｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ，ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ｏ ｆ ｂ ｅ ｎ ｔ ａ ｘ ｌ ｅ ｗ ａ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｅ ｖ ｌｕ ａ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ —
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｅ ｔ ｕ ｐ ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ ｂ ｅ ｎ ｔ ａ ｘ ｌ ｅ ｏ ｆ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｕ ｍｐ， Ｆ ｏ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
发动机曲轴疲劳强度的三维有限元分析
第2期
姚海南：发动机曲轴疲劳强度的三维有限元分析
121
nσ =
σ −1 ε σ βσ
kσ
σ α + ϕσ σ m
，nτ =
τ −1 ετ βτ
kτ
τ α + ϕτ τ m
基于有限元的传动轴疲劳可靠性分析
基于有限元的传动轴疲劳可靠性分析作者：阎鑫于宏赵守智来源：《科技创新导报》2017年第11期DOI：10.16660/ki.1674-098X.2017.11.135摘要：传动轴是机械行业中广泛应用的重要零部件，具有传递扭矩的功能。
该文通过ANSYS软件对某型传动轴进行有限元分析，得到传动轴所受的应力分布情况，结合疲劳理论对材料的疲劳寿命S-N曲线进行修正，计算传动轴在不同工况下的疲劳寿命。
通过应力-强度干涉模型，得到各工况下传动轴的疲劳可靠度。
关键词：传动轴疲劳可靠性有限元中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0135-05轴类零件广泛应用于各种机械行业中，它在机器中起着支承其他零件，传递运动和力矩的作用[1]。
轴按其所受的载荷情况，可以分为转轴（同时受弯矩和扭矩）、传动轴（只受扭矩）和芯轴（只受弯矩）3种[2]。
作为传递力矩的重要零部件，若传动轴发生断裂，常常会直接导致机器功能丧失。
零部件长期受到随机、不连续且远低于材料强度极限的交变载荷作用时，会发生疲劳破坏，根据国外的统计，机械零件的破坏，实际有50%～90%为疲劳破坏[3]。
该文基于大型有限元软件ansys，建立传动轴的有限元模型，判断其受力最大的薄弱位置和所受应力大小，根据材料的S-N曲线和实际工况，修正S-N曲线以获得材料的强度，对传动轴所受应力和材料强度正态分布，采用应力-强度干涉模型，得到传动轴的疲劳可靠度。
1 应力-强度干涉模型应力-强度干涉模型假定零件所受的工作应力和材料强度都符合某种分布状态，两个分布不发生干涉的部分，可表示为：为强度大于应力的概率，也即零件的可靠度。
而应力和强度的分布发生干涉的部分，如图1的阴影部分所示，即材料的失效率。
当知道了零件的工作应力和材料强度的分布函数，可通过数值积分法或蒙特卡罗法求出干涉区间的大小，从而得到材料的失效率和可靠度。
2 有限元分析有限元分析方法是一种将连续物体离散化为若干单元，通过建立单元节点力和节点位移之间的关系，完成整体方程的求解，从而得到连续物体的受力分析的方法[4]。
车辆驾驶室疲劳强度试验与计算
车辆驾驶室疲劳强度试验与计算摘要：1.驾驶室疲劳强度试验的背景和重要性2.驾驶室疲劳强度试验的测试方法和设备3.驾驶室疲劳强度的计算方法和影响因素4.驾驶室疲劳强度试验的结果分析和应用5.结论和展望正文：一、驾驶室疲劳强度试验的背景和重要性车辆驾驶室是驾驶员工作和驾驶车辆的主要场所，其结构的强度和稳定性对驾驶员的安全和驾驶舒适性至关重要。
随着现代汽车技术的发展和车辆性能的提高，对驾驶室的疲劳强度提出更高的要求。
为了确保驾驶室在长期使用过程中不会发生疲劳损伤和失效，需要对驾驶室进行疲劳强度试验和计算。
二、驾驶室疲劳强度试验的测试方法和设备驾驶室疲劳强度试验通常采用三种方法：扭转疲劳试验、拉伸疲劳试验和压缩疲劳试验。
这些试验方法可以模拟驾驶室在实际使用过程中承受的各种应力，以评估其疲劳强度和耐久性能。
试验设备主要包括疲劳试验机、扭矩传感器、力传感器和位移传感器等。
这些设备可以精确测量试验过程中的各种参数，如扭矩、力和位移等，为后续的疲劳强度计算提供数据支持。
三、驾驶室疲劳强度的计算方法和影响因素驾驶室疲劳强度的计算方法主要包括两种：一种是基于试验数据的经验公式法，另一种是基于有限元分析的数值模拟法。
经验公式法主要依赖于试验数据和经验公式，计算过程简单，但准确度较低；数值模拟法则通过建立驾驶室的三维模型，模拟其在受力过程中的变形和应力分布，计算过程较为复杂，但准确度较高。
影响驾驶室疲劳强度的因素主要包括：材料的性能、结构的设计、加工工艺和使用环境等。
为了提高驾驶室的疲劳强度，需要从这些方面进行优化和改进。
四、驾驶室疲劳强度试验的结果分析和应用通过对驾驶室进行疲劳强度试验，可以获得其在不同应力条件下的疲劳寿命和失效模式。
这些结果可以为驾驶室的设计和优化提供重要依据，帮助工程师们更好地了解驾驶室的疲劳性能，从而提高其耐久性和安全性。
五、结论和展望驾驶室疲劳强度试验和计算是评估驾驶室耐久性能的重要手段。
随着现代汽车技术的不断发展，对驾驶室疲劳强度的要求将越来越高。
基于FEMFAT的曲轴疲劳分析
2 曲拐的有限元模型 2 疲劳模型 本文中曲轴的材料
3 缸压曲线
4 曲柄销及 曲柄销 轴颈处载荷
31CrMov9，其 S-N 曲线表达式如
log σ K C N + σ af,C − K C N cf,C , N cf,C > N > 0 = a σ ,N > N af,C cf,C
相交圆角处出 最大拉 力 在爆压力工况，如 在爆压力工况
臂相连处的圆角处出 相连处的圆角处出 最大的压 力 经过计算得出
2
柄臂相连的圆角处 力幅值最大
1 最大拉工况
2 最大压工况 5 力分析结果
3
力幅值
将有限元计算结果导入疲劳分析软件得到疲劳 力结果 区域，从 6 中看出 区域
中白颜色的区域就是 力幅值 化很小的
1
式中
σaf,C
疲劳强度极限，Kc
曲线斜率，Ncf,C Kc
极限循 次数
基于影响因子的疲劳安全系数分析 基于影响因子的疲劳安全系数分析，根据 FKM 标准，考虑到 力 度 平均 力 加工工艺 可靠 性等因素的影响， S/N 曲线的 个参数 σaf,C Ncf,C 进行修 力极限 表面处理 几何尺 时，考虑到 考虑到交 载荷 温度 统计 材料参数 首先， 于疲劳强度极限σaf,C 进行修 时，考虑到交 影响 力 度 平均 力等影响因子 其次， 力 度 表面粗糙度/锻造
3
2.617 ，均在 480 2.6171
节点
处，两者结果相差 6.6% 3 简化法和 同法计算曲轴疲劳所采用的疲劳分析原理相同，只是在工况选 虑到全载荷周期的工况，简化法采用关键工况模拟出全载荷周期 4 在设计初期使用简化法 疲劳性能进行研究 5 通过 曲轴疲劳分析方法的研究，能更好的通过有限元分析指导设计，缩短研发周期
曲轴疲劳强度校核
曲轴疲劳强度校核
曲轴疲劳强度校核是一个重要的过程，以确保曲轴在长期使用中的强度和稳定性。
以下是曲轴疲劳强度校核的步骤：
1.确定载荷情况：首先，需要确定曲轴在实际使用中承受的载荷情况，包括最
大和最小载荷、循环载荷等。
2.选择合适的材料和工艺：根据曲轴的工作条件和性能要求，选择合适的材料
和工艺来制造曲轴。
不同的材料和工艺对曲轴的疲劳强度有不同的影响。
3.建立曲轴疲劳强度校核模型：基于实际的曲轴结构和载荷情况，建立曲轴疲
劳强度校核模型。
该模型应能够准确地模拟曲轴的工作状态和应力分布。
4.进行疲劳强度校核分析：基于建立的模型，使用疲劳强度校核分析方法，如
S-N曲线法、Miner法则等，对曲轴的疲劳强度进行校核。
分析曲轴在不同循环次数下的应力分布、疲劳损伤和寿命预测等情况。
5.优化曲轴设计：根据疲劳强度校核结果，对曲轴的设计进行优化。
优化内容
包括结构优化、尺寸优化和材料选择等。
优化目标是在满足其他性能要求的前提下，提高曲轴的疲劳强度和寿命。
6.实验验证：进行实验验证，以测试优化后曲轴的实际疲劳强度和寿命。
实验
结果与校核结果进行对比，确保曲轴的疲劳强度符合设计要求。
7.持续改进：在实际使用过程中，对曲轴进行持续的监测和维护。
根据实际使
用情况和监测结果，对曲轴的设计和制造工艺进行持续改进，以提高其疲劳强度和寿命。
曲轴疲劳强度校核是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。
通过科学的
方法和严谨的实验验证，可以确保曲轴的疲劳强度符合要求，从而提高机械设备的安全性和稳定性。
基于HyperWorks_的货车前轴有限元分析及疲劳强度分析
Modeling and Simulation 建模与仿真, 2023, 12(2), 1660-1669 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/mos https:///10.12677/mos.2023.122154基于HyperWorks 的货车前轴有限元分析及疲劳强度分析王士明，潘 羽，朱春鹏上海理工大学机械工程学院，上海收稿日期：2023年2月22日；录用日期：2023年3月24日；发布日期：2023年3月31日摘要汽车前轴是底盘系统的重要组成部分，其强度直接影响整车的安全性和可靠性。
在HyperWorks 建立材料为40 Cr ，单元类型为四面体的前轴有限元模型。
选取三种典型工况：越过不平整路面工况、紧急制动工况、侧滑工况，在板簧座施加静态载荷，在主销孔处施加约束，对前轴进行静强度分析，得出三种工况下的位移云图及应力云图。
并在此基础上对疲劳寿命进行了预估。
结果表明，前轴在三种典型工况下最大应力均未超过材料屈服极限，最低疲劳寿命为62万公里，满足疲劳寿命的要求，验证了设计的合理性。
关键词货车前轴，有限元分析，HyperWorks ，疲劳强度Based on the Truck Front Axle HyperWorks Finite Element Analysis and Fatigue Strength AnalysisShiming Wang, Yu Pan, Chunpeng ZhuSchool of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, ShanghaiReceived: Feb. 22nd , 2023; accepted: Mar. 24th , 2023; published: Mar. 31st , 2023AbstractThe front axle is an important part of the chassis system, and its strength directly affects the safety and reliability of the vehicle. The finite element model of front axle with material of 40 Cr and王士明 等element type of tetrahedron was established in HyperWorks. Three typical working conditions are selected: crossing uneven pavement condition, emergency braking condition and side slip condi-tion. Static load is applied to the leaf spring seat, and constraints are applied to the main pin hole. The static strength analysis of the front axle is carried out, and the displacement cloud diagram and stress cloud diagram under three working conditions are obtained. On this basis, the fatigue life is estimated. The results show that the maximum stress of the front axle under three typical working conditions does not exceed the yield limit of the material, and the minimum fatigue life is 620,000 km, which meets the requirements of fatigue life and verifies the rationality of the design.KeywordsFront axle, Finite Element Analysis, HyperWorks, Fatigue StrengthCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言前轴是车辆悬架系统的重要组成部分，主要通过悬架结构联接到车架上。
曲轴强度计算..
JX4D30曲 轴 强 度 计 算发动机开发部汪恩波曲轴的强度直接影响发动机寿命，因此曲轴强度计算是发动机设计的重要环节。
最近几年来，随着计算机及其软件技术的发展，出现了许多先进的曲轴强度计算方法，但在设计的初始阶段，目前普遍采用上午还是曲轴强度估算法。
RICARDO 计算方法该计算方法有两点假定：（一） 曲轴的每一个曲拐是相互独立的，不受其轴其他部分受力的影响，并以简支梁的形式支撑在主轴承上。
（二） 曲轴所受力是以点负荷的形式作用在曲轴上。
已知条件连杆轴颈 d=53 宽l=33主轴颈 D=70 宽l=31曲臂厚 h=19.5 宽B=110重叠度 A=9.05连杆长L=158mm曲柄半径52.45mm活塞行程 S=104.9mm圆角半径 R=3.5mm缸径d=95.4mm发动机转速额定转速 n=3600,r/min;发动机最高转速 n=4200r/min最高燃烧压力max p =160bar;最大平均有效压力me p =12.222bar;活塞连杆组往复质量 m1=1.3195,kg;活塞连杆组旋转质量m2=0.8925kg.曲轴材料 S53C 屈服强度 δs=588 Mpa抗拉强度 δb=660 Mpa重叠度的定义： 重叠度2P J D D S A +-=的定义（P D 为连杆轴颈直径，J D 为主轴径直径，S 为活塞行程）弯曲应力计算1． 曲轴受力计算压缩上止点时的曲轴作用力max max max 2p jL R F F F F F +===式中，j F 为活塞连杆组往复惯性力；p F 为燃气作用力（N ）;max L F 、max R F 为左右两侧主轴承支撑力的最大值（N ）22521225[1]101823600104.9104.9[0.8925 1.31951]1019734.1182158j j n S F S m m LF ππ--=-++⨯=-⨯++⨯=⨯（）（） 2max 22max max 495.41611431044114310197346702222p p p j F d p F d p N F F F N πππ===⨯⨯=++===排气上止点时的曲轴作用力min min 29867.52j j F F F F N=== 2、单个曲拐三个危险截面（A-A 、B-B 、C-C ）上的弯矩经过计算a=19.25mm b=32.5mm c=40.5mm l=58mm曲柄臂中央处（A-A ）max max A M F a ==67022x19.25=1290173.5Nmmmin min A M F a ==9867.5x19.25=189939.75Nmm连杆轴颈圆角处（B-B ）max max B M F b ==67022x32.5=2178215Nmmmin min B M F b ==9867.5x32.5=314827.5Nmm连杆轴颈中央处（C-C ）max max C M F c ==67022x32.5=67022x40.5=2714391 Nmmmin min C M F c ==9867.5x40.5=399633.75Nmm式中，max A M 、min A M 、max B M 、min B M 、max C M 、min C M 分别为曲拐三个危险截面上的最大和最小弯矩（N.m ）a b c 为曲轴有关尺寸，如图所示。
整体曲轴疲劳强度与自由模态有限元分析
整体曲轴疲劳强度与自由模态有限元分析吴武辉，黎水平（武汉理工大学机电工程学院，武汉 430070）wuwuhui-123@摘要：非整体曲轴有限元模型与曲轴实际工况载荷模型存在较大差异，这使得曲轴的静、动态特性分析出现很大的误差。
为此，本文建立了整体曲轴的有限模型，对曲轴的疲劳强度与自由模态进行了分析。
与非整体曲轴模型相比，整体曲轴的有限模型更真实地反映了曲轴的静、动态特性，为曲轴的优化设计提供了有价值的理论依据。
关键词：整体曲轴；疲劳强度；自由模态；有限单元法中图分类号：TK423 文献标识码：A 文章编号：0前言曲轴是内燃机中最重要的运动部件之一，在工作过程中，它同时受到周期性变化的气体压力、往复惯性力、离心惯性力以及扭转惯性力引起的弯曲、扭矩的作用；此外，曲轴复杂的结构使得其所受应力分布极不均匀。
因此，发动机的可靠性和寿命对其静、动态特性提出了很高的要求[1]。
而曲轴的静、动态特性与其最大应力分布、弯曲变形，固有频率及振形密切相关。
所以，如何准确地得到最大应力、最大变形及其位置分布以及曲轴的固有频率和振形，对曲轴的优化设计具有重要的指导意义[2]。
由于非整体曲轴有限元模型与曲轴实际工况载荷模型存在较大差异，这使得曲轴的静、动态特性分析存在很大的误差。
为此，本文采用有限单元法，通过ANSYS有限元分析软件建立CA6102发动机整体曲轴的三维有限模型，对整体曲轴的静态特性与自由模态进行了分析，得出了最大应力、最大变形及其位置分布以及曲轴的固有频率和振形，并对其进行了疲劳校核，为曲轴的优化设计提供了有价值的理论依据，同时也为下一步的动力学分析奠定了基础[3]。
1整体曲轴有限元模型的建立曲轴三维有限元分析采用的计算模型一般有三种[1]，其特点如表1所示，由于整体曲轴模型较其它两种模型的计算精度要高，所以本文研究采用整体曲轴进行分析计算。
本文分析选用的CA6102发动机曲轴主要尺寸为：主轴颈直径为80mm，连杆轴颈直径为65mm，全长为1026mm，材料为42CrMoA。
基于有限元模拟的研究混凝土结构疲劳分析
基于有限元模拟的研究混凝土结构疲劳分析基于有限元模拟的研究混凝土结构疲劳分析1.引言混凝土结构是现代建筑中常见的一种结构形式，它具有优异的抗压性能和耐久性。
然而，在长期使用过程中，由于荷载的反复作用以及外界环境的影响，混凝土结构可能会发生疲劳破坏，这对结构的安全性和可靠性提出了挑战。
为了能够更好地理解混凝土结构在长期循环荷载下的疲劳行为，并提供可靠的设计方法和建议，有限元模拟成为一种有效工具，可以对混凝土结构的疲劳性能进行研究和分析。
2. 有限元模拟在混凝土结构疲劳分析中的应用2.1 有限元模拟的基本原理和方法有限元模拟是一种数值计算方法，通过将结构划分为有限个小单元，利用数学方程及边界条件来模拟和分析结构的力学行为。
在混凝土结构疲劳分析中，有限元模拟可以模拟荷载施加过程中的应力、应变分布，进一步计算出结构的疲劳寿命和失效机制。
2.2 有限元模拟在混凝土结构疲劳分析中的优势相比于传统的试验方法，有限元模拟在混凝土结构疲劳分析中具有以下优势：(1) 低成本：有限元模拟可以通过计算机软件进行，可以减少大量的试验成本；(2) 可控参数：有限元模拟可以灵活调整模型的参数，研究不同因素对结构疲劳性能的影响；(3) 高精度：有限元模拟可以对结构的应力、应变进行精确计算，提供准确的疲劳性能评估。
3. 有限元模拟在混凝土结构疲劳分析中的应用案例以下是几个基于有限元模拟的混凝土结构疲劳分析的应用案例，展示了该方法在实际工程中的价值和效果。
3.1 桥梁结构的疲劳分析通过有限元模拟，可以模拟桥梁结构在交通荷载作用下的应力、应变分布，进一步估算桥梁的疲劳寿命。
通过该分析方法可以为桥梁结构的设计和维修提供依据，保证其安全可靠的使用。
3.2 建筑结构的疲劳分析对于高层建筑和大型工业建筑等结构，有限元模拟可以帮助分析结构在风荷载和地震荷载等多种荷载作用下的疲劳性能。
这对于结构的设计和抗疲劳措施的制定非常重要。
3.3 混凝土水电站的疲劳分析水电站是最常见的混凝土结构，其运行环境复杂，荷载变化频繁。
曲轴结构对强度影响的研究分析探讨
力矩、 曲柄销上的分布力极值、 齿轮力及扭矩。根据 计算结果。在第 一曲拐处于 ０ 、 ２。２０、０‘ 。 １０、 １。３０四
膜泵三拐曲轴数据为例， 进行轴上载荷计算 ：
・ 收稿 日期：０５ ｌ — ８ ２０ 一 ２ ２ 作誊简介； ￣ （９４ ）男． １６－ ． 东北大学机械电子工学博士在读． 高级工程师 ． 研究方向机槭强 度－
双斜齿轮总切向力 ： － Ｆ ＝丁 ＜ Ｉ
ｕ２
平衡。曲柄一连杆一十字头机构简图及பைடு நூலகம்标系设置
见图 １ 。
双齿总向 ： 盎 斜 轮 径 力Ｆ ｒ
半斜齿轮轴 向力 ：ａ ｔ Ｆ ：Ｆｔ￣ ａ ｒ
啮合点处沿坐标轴方向的分力 ：
双斜齿轮 Ｘ 轴向力 ： Ｆ ＝一Ｆｓ １‘ Ｆｃｓ５ ｎ５＋ ｌ。 ｉ ｏ 双斜齿轮 Ｙ 向力 ： Ｆｃｓ５＋Ｆ ｉ１ 轴 Ｆ ＝一 ｌ‘ ｎ５ ｏ ｓ
典型 工况 应力 如 图 ２ 。
３ 计算 曲轴应力
３１ 单 元类型 、 界条 件及载 荷 ． 边
曲轴属于大型实体结构， 曲轴进行有限元计 对 算时， 采用块单元处理 。单元的划分应遵循： 应力集 中部位单元尺寸要小， 一般部位尺寸可稍大一些。 在有限元计算 中， 不允许 有刚体 位移存在， 因 此， 计算模型必须有约束。根据设备的支承情况， 轴 的一端 可 以采 用 固定 铰 支 座 ， 另 一端 可 以采 用 滑 而
维普资讯
有
色
矿
冶
第 ２ 卷 ２
个工位上时， 曲轴上的载荷为最大， 曲轴处于最危险 的工况。选择 ０、２ 。２０、０ ’ 。１０、 １。３ ０四个 工位作为有
（）曲轴 的最大 应力均发 生在轴肩过 渡圆角 １
基于有限元法的半轴强度和疲劳寿命计算_章文强
再根据 所采 用的 单 个 UDD S工 况 12km 循 环 工况, 时 间 1369s来计算即可得到这个载 荷谱情 况下的 传动轴 寿命 转换 为里程数为:
E S = 1 / D i @ 12km = 8728. 9916086 @ 12km
= 104747. 8993032km 处理结果后得传 动轴可行驶里程数为 104747km
Zhang W en- q iang, Ju L i- juan, W u Guang- q iang
(A utom o tive co llege of T ongj i university, Shanghai 201804, China )
Abstrac t: T raditiona lm ethod of ana ly zing carcs transm ission shaft has several d isadvantag es, such as long ca lculating tim e
# 93#
Vo l 20 N o 6 2007-12
机械研究与应用 M ECHAN ICAL RESEARCH & APPL ICAT ION
第 20卷 第 6期 2007年 12月
( 1) 单 个 UDDS 循 环工 况 里程 12km, 时 间 1369s, 合 计 0. 38h, 15 万 km 含 12500 个 U DD S 循 环 工 况, 累 计 时 间 为 4750h, 每个扭矩区间以最大扭矩加载。
12km8728991608612km1047478993032km处理结果后得传动轴可行驶里程数为104747km笔者在有限元法的基础上通过建立半轴三维模型和有限元模型利用有限元分析软件ansys计算得到半轴的应力然后根据半轴有限疲劳寿命设计理论结合某车型实际载荷谱计算出半轴的疲劳使用寿命通过计算结果可知半轴寿命基本达到使用要求但不是很理想还需进行进一步优化设计
采用有限元分析的结构疲劳计算
模型各节点的疲劳分析图 ,如图 2、图 3所示 。
图 2 原结构节点应力点
图 3 修正模型节点应力点
由上述分析可知 , 8 个疲劳评估点的应力点都在
母材的疲劳极限线以下 , 其中只有第 5、第 6 点是焊
缝 ,且位于钢管焊缝处 , 应该用
20
号钢焊缝的
σ -
疲劳强度有限元分析
螺栓疲劳强度计算分析摘要：在应力理论、疲劳强度、螺栓设计计算的理论根底之上，以疲劳强度计算所采取的三种方法为依据，以汽缸盖紧螺栓连接为研究对象，进展本课题的研究。
假设汽缸的工作压力为0~1N/mm2=之间变化，气缸直径D2=400mm，螺栓材料为5.6级的35钢，螺栓个数为14，在F〞=1.5F，工作温度低于15℃这一具体实例进展计算分析。
利用ProE建立螺栓连接的三维模型及螺杆、螺帽、汽缸上端盖、下端盖的模型。
先以理论知识进展计算、分析，然后在分析过程中借助于ANSYS有限元分析软件对此螺栓连接进展受力分析，以此验证设计的合理性、可靠性。
经过近几十年的开展，有限元方法的理论更加完善，应用也更广泛，已经成为设计，分析必不可少的有力工具。
然后在其分析计算根底上，对于螺栓连接这一类型的连接的疲劳强度设计所采取的一般公式进展分类，进一步在此之上总结。
关键词：螺栓疲劳强度，计算分析，强度理论，ANSYS 有限元分析。
Bolt fatigue strength analysisAbstract:In stress fatigue strength theory，bolt，design calculation theory foundation to fatigue strength calculation for the three methods adopted according to the cylinder lid，fasten bolt connection as the object of research，this topic research. Assuming the cylinder pressure of work is 0 ~ 1N/mm2 changes，cylinder diameters between = = 400mm，bolting materials D2 for ms5.6 35 steel，bolt number for 14，in F "= 1.5 F below 15 ℃，the temperature calculation and analysis of concrete examples. Using ProE establish bolt connection three-dimensional models and screw，nut，cylinder under cover，cover model. Starts with theoretical knowledge calculate，analysis，and then during analysis，ANSYS finite element analysis software by this paper analyzes forces bolt connection，to verify the rationality of the design of and reliability. After nearly decades of development，the theory of finite element method is more perfect，more extensive application，has bee an indispensable design，analysis the emollient tool. Then in its analysis and calculation for bolt connection，based on the type of connection to the fatigue strength design of the general formula classification，further on top of this summary.Keywords: bolt fatigue strength，calculation and analysis，strength theory，ANSYS finite elements analysis.目录1绪论51．1绪论51.2 疲劳强度的概念及常见的疲劳损伤类型51.3影响疲劳强度的因素51.4前景展望61.5研究的目的意义62相关背景知识72.1背景知识72.1.1强度理论及疲劳强度的计算主要有三种方法：72.4螺栓连接的构造设计的原那么123 Pro/E三维造型133.1 ProE简介133.2螺栓连接零件图134实例分析164.1理论分析164.1.1计算各力的大小174.2理论分析总结195 ANSYS有限元分析195.1ANSYS有限元分析195.1.1分析软件及工作原理介绍195.1.2 ANSYS分析求解步骤215.2 ANSYS分析215.3ANSYS分析总结25总结26[参考文献]27致谢281绪论本章主要介绍疲劳强度的根本概念及疲劳损伤的类型，影响疲劳强度的因素，以及作此设计的前景、目的和意义。