连杆的疲劳寿命分析
连杆用20CrMnTi钢根据疲劳S-N曲线进行安全性设计的探讨
连杆用20CrMnTi钢根据疲劳S-N曲线进行安全性设计的探讨刘宇希;郑程【摘要】在某早期疲劳断裂失效的20CrMnTi钢连杆上取样,采用升降法和成组法对其进行旋转弯曲疲劳试验,获取0.1％失效概率、95％置信度下的S-N曲线,据此合理地设计其安全服役应力.结果表明:根据在0.1％失效概率、95％置信度下的S-N曲线函数可以获得该连杆在疲劳寿命达到2×106循环周次设计要求下的最大交变载荷应控制在229 MPa以下,以确保连杆在使用寿命内不发生疲劳失效.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2015(051)006【总页数】5页(P402-405,409)【关键词】旋转弯曲疲劳;升降法;成组法;疲劳强度;S-N曲线;变异系数【作者】刘宇希;郑程【作者单位】上海材料研究所,上海200437;上海材料研究所,上海200437【正文语种】中文【中图分类】TG142.41;TG115.520CrMnTi钢淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧度，焊接性中等，正火后可切削性良好；常用于制造承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴和滑动轴承的主轴、十字头、爪形离合器、连杆、蜗杆等。
某材料为20CrMnTi钢的连杆在低于屈服强度的交变载荷下服役，在未达到其使用寿命的情况下过早地发生了断裂失效。
连杆在交变载荷下的失效形式主要是疲劳断裂，因此模拟其实际服役工况下的交变载荷旋转弯曲疲劳试验，获得其S－N 曲线和疲劳强度，可以为该类渗碳钢零件的失效分析、零件的选材以及服役应力的选取等提供依据和参考。
1 试样制备与试验方法1.1 试样制备按照GB／T 4337－2008《金属材料疲劳试验旋转弯曲方法》［1］对试样的要求选用φ7.5mm的光滑漏斗型试样，如图1所示，并在磨削阶段采用五轴联动机床沿着试样轴线去除了所有环向痕迹，在20倍光学显微镜下检查其表面质量均合格。
连杆设计方法总结
连杆设计方法总结1. 简介连杆是机械设备中常用的零件，用于将转动运动转化为直线运动或者将直线运动转化为转动运动。
连杆的设计是机械工程中的重要任务，它的设计质量关系到整个机械设备的性能和寿命。
本文将总结连杆设计的方法，包括材料选择、几何设计和强度校核等方面。
2. 材料选择连杆的材料选择是连杆设计的重要一环，一般需要考虑以下几个因素：•强度和刚度：连杆需要能够承受特定的载荷，并且保持足够的刚度以确保运动的精度。
因此，材料的强度和刚度是首要考虑的因素。
•耐疲劳性：连杆在运动过程中会受到重复的载荷作用，因此需要选择具有良好疲劳寿命的材料，以确保连杆在长期使用时不会出现疲劳断裂。
•制造可行性：材料选择还需要考虑材料的可加工性和成本。
连杆的制造过程需要考虑到材料的可切削性、可焊性和可锻造性等因素。
常见的连杆材料包括碳素钢、合金钢和铸铁等。
根据具体的工程要求和经济考虑，可以选择适合的材料。
3. 几何设计3.1 连杆长度连杆的长度设计需要考虑到运动的幅度和工作空间的限制。
过长的连杆会增加系统的惯性和摩擦损失，而过短的连杆可能无法满足所需的运动幅度。
因此，需要综合考虑系统要求和实际制造条件，确定合适的连杆长度。
3.2 连杆截面形状连杆的截面形状对其强度和刚度有非常重要的影响。
一般来说，连杆的截面形状可以分为圆形、矩形和梯形等多种形式。
圆形截面是最常用的形式，因为它可以提供均匀的应力分布。
然而，根据具体的载荷和空间限制，也可以选择其他适合的截面形状。
3.3 连杆连接方式连杆的连接方式也是设计中需要考虑的因素之一。
常见的连接方式包括销销和螺栓连接等。
具体选择哪种连接方式需要综合考虑连杆的应力和振动情况，以及连接方式的制造成本和可靠性等因素。
4. 强度校核连杆的强度校核是设计过程中的关键一步。
强度校核的目的是确保连杆在工作过程中不会发生破坏。
常用的强度校核方法包括静态强度校核和疲劳强度校核。
4.1 静态强度校核静态强度校核主要是根据连杆的应力状态和工作载荷，计算连杆的应力和应变，然后与材料的强度和可靠度要求进行比较。
连杆机构接触应力分析与疲劳寿命预测
连杆机构接触应力分析与疲劳寿命预测连杆机构是一种常见的机械连接装置，广泛应用于发动机、汽车、航空航天等领域。
连杆机构的连接处承受着巨大的应力，长期使用会导致疲劳破坏。
因此，进行连杆机构接触应力分析和疲劳寿命预测是非常重要的。
在连杆机构中，主要的受力元件为连杆与销轴的接触面。
这个接触面的应力分布直接影响着连杆机构的寿命。
一般来说，接触应力的分析可以分为静载和动载两个阶段。
静载情况下，连杆机构受到的是恒定的力，可以通过有限元分析等方法来计算接触应力。
有限元方法可以将连杆和销轴离散为很多个小单元，在每个小单元上计算应力分布，然后再整合得到整体的应力分布情况。
这种方法不仅能够考虑到不同区域的应力变化，还可以同时分析各个接触点的应力分布。
通过这种静载的分析，可以对连杆机构的材料和结构进行合理的选择，以提高其承载能力。
动载情况下，连杆机构受到的是变化的力，例如引擎的往复运动。
这时，需要考虑到应力的循环变化对疲劳寿命的影响。
一般会使用应力循环法来进行疲劳寿命预测。
这种方法是根据连杆机构的实际工作负载，在不同的应力水平下进行一系列的应力循环试验，然后通过统计分析来确定其疲劳寿命。
在应力循环法中，有一种常用的寿命预测方法是振幅-寿命法。
该方法基于应力-寿命曲线，根据试验结果建立起应力振幅和寿命之间的关系。
通过对待预测连杆机构工作条件下应力振幅的估计，可以预测其疲劳寿命。
这种方法可以帮助工程师在设计阶段就对连杆机构的疲劳性能进行评估和预测，以避免因疲劳破坏而导致的设备故障和事故。
除了应力循环法外，还可以使用断裂力学方法来预测连杆机构的疲劳寿命。
断裂力学方法是一种基于裂纹扩展行为的疲劳寿命预测方法。
通过研究裂纹在应力场中的扩展行为，可以确定裂纹扩展速率，并进而预测其疲劳寿命。
这种方法可以精确地评估连杆机构的疲劳寿命，但对于复杂的几何形状和工况来说，计算复杂度较高。
总之，连杆机构的接触应力分析和疲劳寿命预测是确保机械设备正常运行的重要环节。
发动机连杆疲劳强度试验及寿命预测方法研究
值 方法 预测 疲劳 寿命 可有 效提 高发 动机 零部 件设 计 的成功率 ＿ ２ ］ 。但 是 ， 受 加工 工艺 和表 面处 理工 艺 等 因素 的影 响 ， 通过 部 件 疲 劳试 验 来 综 合 评 估 连 杆 疲 劳强 度仍 然 是产 品批 量生产 前 最可靠 的验证 手段 。 本 研 究 以某 柴 油 机 连杆 为 研 究对 象 ， 结 合 有 限 元仿 真 、 应力 测试 工作 ， 确定 了该 连杆 部 件疲 劳试 验
目前 ， 连 杆疲 劳 试 验 规 范一 般 执 行行 业 标 准 或 企业 标 准 ， 常见加 载 方 式 主 要 有 恒定 负荷 比法 和 恒
和 杆 身 某 标 志 字处 ， 通 过 残 余 应 力 测 试 发 现 标 志 字 处 的 失 效 与 残 余 应 力 大 小 密切 相 关 。 最后 ， 建 立 了连 杆 疲 劳 寿 命理论预测模型 ， 将 残 余 应 力 作 平 均 应 力 处理 ， 基 于 Ｈａ ｉ ｇ ｈ图 考 虑 平 均 应 力 对 ＳＮ 曲线 的 影 响 ， 预 测 了在 不 同栽 荷
系数 和 残 余 应 力 作 用 下 连 杆 标 志 字 处 的疲 劳 寿命 和 安 全 系数 。该 模 型 预 测 结 果 与试 验 值 基 本 相 符 ， 可 用 于后 续 连
杆疲劳寿命预测工作 。 ห้องสมุดไป่ตู้关键词 ： 连杆 ； 有限元分析 ； 疲 劳试验 ； 残余应力 ； 疲 劳 寿 命
ＤＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ２ ２ ２ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ０ ９
试验加 载 时保持 负 荷 比不 变 ， 用 名 义负 荷 中的 最 大
479Q型发动机曲柄连杆机构的疲劳寿命分析
河北工业大学硕士学位论文479Q型发动机曲柄连杆机构的疲劳寿命分析姓名：刘翾申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：董正身20090401479Q型发动机曲柄连杆机构的疲劳寿命分析摘要发动机曲柄连杆机构是发动机中重要的部件之一，它承受复杂，交变载荷。
其强度与疲劳寿命是研发过程中的一项关键指标。
曲柄连杆机构的疲劳失效及断裂将引起其它零件随之损坏，甚至造成安全事故，特别是随着发动机的动力性和可靠性要求的提高，其强度问题变得更加重要。
准确的预测结构的强度和疲劳寿命可以缩短研发周期，优化结构参数，提高市场竞争力。
本文采用UG软件对479Q发动机曲柄连杆机构进行三维实体建模;利用多体动力学仿真软件ADAMS进行动力学分析，计算出各构件在任意时刻，任意位置的动力学特性（位移，速度，加速度等），得到发动机工作过程中的动态载荷；运用有限元分析方法进行应力，变形分析;最后采用金属疲劳理论计算构件的疲劳寿命，从而可实现构件危险点的位置与寿命预测。
本文依据作用在发动机活塞上的汽缸压力和曲轴受到的负载来模拟出发动机载荷的动态过程；在有限元分析时应用惯性释放的方法来计算完全无约束的构件的应力，应变。
本文采用的方法可以完成发动机曲轴系连杆的强度和疲劳寿命分析工作，获得了很好的预测结果。
关键词：多刚体仿真，惯性释放，有限元方法，疲劳寿命，曲柄连杆机构iFATIGUE LIFE ANALYSIS OF THECRANK AND CONNECTING RODMECHANISM IN THE 479Q IC-ENGINEABSTRACTThe engine crank and connecting-rod mechanism is one of the most important component parts of engine. It endures complex and alternate impact load. During the research and development stage, the structural strength and the fatigue life of such mechanism are the key indicators. The fatigue failure and fracture of crankshaft will make other parts be damaged with it or even cause safety misadventure. Especially, with the increase of the dynamic property and the request of reliability of engines, the problem of the tensile strength turns to more important. If those indexes could be accurately predicted, not only the development cycle could be shortened, but also the structure parameters could be optimized, and market competitiveness of the products could be enhanced at the same time.In this paper, firstly, a model of the 479Q engines crankshaft system (the engine crank and connecting-rod mechanism) was built based on the three-dimensional software platform of Unigraphics NX. Secondly, ADAMS, a software platform which is adept at analysis of the dynamical simulation, was used to carrying out the kinematic and dynamic analysis. And the movement (including the displacement, velocity and acceleration) of all the parts were computed at anytime and anywhere and then the dynamic load acted on the rod during the rotation of the engine could be gained. Thirdly, using these data gained before, with the help of FEA software, the accurate analysis about the stress and deformation was done. At last, the fatigue life of every nodes and cells were computed based on the fatigue analysis theory. In the paper, the pressure acted on the cylinder and the load acted on the crankshaft is used to simulate the dynamic changes during its work time. And the inertia relief method is utilized to calculate the stress and deformation of the completely unrestrained components. The results show that virtual simulation technology, combining the FEA method and fatigue analysis, are available to analyze the strength and the fatigue life of the crankshaft system and its prediction results are perfect. It is also an economical and effective method.KEY WORDS: multi-body dynamics,inertia relief,finite element method，fatigue life，crank and connecting rod mechanismii第一章 绪论§1-1 引言从上世纪40和50年代起，人们开始了结构可靠性分析的早期工作，自60年代起结构可靠性理论得到快速的发展。
发动机连杆疲劳强度有限元分析
最大爆发压力工况和最大惯性力工况。
来稿日期： ２００７－ ３－ ２ 作者简介： 李春玲（ １９７９－ ） ， 女， 本科， 主要研究方向为结构强度分析。
（ ６５） － ９ －
３．１ 装配工况 在连杆与衬套之间、上下轴瓦之间分别施加图
纸规定的过盈量， 并将螺栓预紧力矩转化为轴向拉 力后施加到螺栓上。其余零件根据装配关系定义面 对面接触。
极限值， 称为材料的疲劳极限。但实际构件的外
形、尺寸、表面质量、工作环境等都将影响疲劳极
限的数值。
一般零件的 ＥＦＲ 极限值的定义如下［２］：
σｅ ＝ σ－ １·εσ·β 式中： σ－ １ — ——材料的疲劳极限
εσ— ——绝对尺寸系数 β— ——表面强化系数
β值根据表面加工系数和表面强化系数， 由下
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｒｏｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＢＡＱＵＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ． Ｆｉｒｓｔｌｙ， ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ－ ｒｏｄ′ｓ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｕｎｄｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｌｏａｄ， ｍａｘ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｏａｄ ａｎｄ ｍａｘ ｔｅｎｓｉｌｅ ｌｏａｄ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｂｙ ｎｏｎ － ｌｉｎｅｒ ｃｏｎｔａｃｔ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅｎ ａ ｕｓｅｒ ｓｕｂｒｏｕｔｉｎｅ ｏｆ ＡＢＡＱＵＳ ｗａｓ ｍａｄｅ ｗｉｔｈ Ｆｏｒｔｒａｎ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｂｙ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｕｎｄｅｒ ｍａｘ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｏａｄ ａｎｄ ｍａｘ ｔｅｎｓｉｌｅ ｌｏａｄ．
摇臂件和连杆疲劳失效分析
内燃机摇臂件的失效（一）零件失效情况内燃机排气门摇臂件采用40CrNiMoA钢，经过模缎、调质处理加工制成。
零件在常温下工作，主要承受弯曲交变载荷。
载规定使用寿命期内该件发生断裂，零件及断裂部位形貌示于图6-26。
匹配断口吻合良好，断口附近无宏观可见的塑性变形。
（二）试验研究1．断口观察断口的宏观形貌示于图6-27，整个断口较为平坦、光滑，而部分地区有磨损现象。
按断口特征可分为三个区域：中间部位较为光滑的平坦区，为裂纹扩展区，放射状棱线集中于靠近表面的小平面，可以认为是裂纹萌生区，与中间平坦区相交的斜断口，属于韧性瞬断区。
将位于摇臂凸棱边上的裂纹源区放大观察，断口呈黑色且粗糙（图6-28）。
裂纹扩展区的大部分表面受到磨损，但在瞬断区与扩展区之间有明显不同的形貌特征。
由以上的现象可以认为，它具有疲劳断裂的断口特征，为进一步分析其失效性质，对断口作微观分析。
切取包括源区在内的断口试样，面积10×15mm，其扫描电镜照片示于图6-29。
它与一般的疲劳源区的断口形貌不同，表面呈层片状，质地松散。
源区和扩展区的x射线能谱成分分析结果表明，两个区的合金元素（主要是Cr，Ni，Mo）含量有很大差异（图6-30）。
2．显微组织的观察通过源区截面切取金相试样。
浸蚀前，表层有灰色物嵌入基体金属（图6-31）；浸蚀后，片状嵌入物两侧呈现出严重氧化脱碳。
由嵌入物向基体内打显微硬度（负荷为1000N），各点的硬度值分别为：1630，1660，1870，2020，2150，2150，2820，2820，3000，3200，3200Mpa （见图6-32）。
表层脱碳部位的硬度值最低（HV=1630Mpa）,而未脱碳的基体硬度最高（HV=3200Mpa）.零件材料为索氏体组织，晶粒度为7～8级，均符合技术条件要求。
3．X射线微区成分分析用电子探针测定了裂纹源区（即片状嵌入物）和扩展区的嵌含量，由表6-3的数据可见，扩展区的含碳量约为源区的5倍，这表明在调质热处理之前，零件表面就已经存在裂纹，而在热处理加热过程中，裂纹两侧在高温下发生氧化脱碳。
连杆动应力及疲劳寿命分析
连杆动应力及疲劳寿命分析陈起航;黄昌瑞;李振华;张颖【摘要】连杆在发动机中直接与活塞销、曲轴连杆轴颈相连接,它们之间通过弹性接触传递力.所以,活塞销、曲轴连杆轴颈决定了连杆的受力分布情况.采用有限元分析中的接触法对某型号发动机的连杆进行有限元分析,得出接触面之间的压力分布情况、连杆的应力分布情况及连杆变形情况,并对连杆的疲劳强度进行校核.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P45-48,67)【关键词】连杆;有限元接触分析;应力分布;疲劳强度【作者】陈起航;黄昌瑞;李振华;张颖【作者单位】华晨汽车工程研究院动力总成设计处,辽宁沈阳110141;华晨汽车工程研究院动力总成设计处,辽宁沈阳110141;华晨汽车工程研究院动力总成设计处,辽宁沈阳110141;华晨汽车工程研究院动力总成设计处,辽宁沈阳110141【正文语种】中文Abstract:Connecting rod was connected directly to the piston pin and the crank connecting rod journal in engine, which force was passed through elastic contact between them. So the condition of force distribution of the connecting rod was made by difference with the piston pin and the crankshaft connecting rod journal. The contact method in finite elementanalysis was used for a type of engine connecting rod, and then the condition of pressure distribution between the contact surface was gotten, as well as the stress distribution and the deformation situation of connecting rod. Then the fatigue strength of connecting rod was checked. Keywords:Connecting rod; Finite element contact analysis; Stress distribution; Fatigue strength发动机连杆组的功能是将作用在活塞上的气体压力传递给曲轴，并将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。
轮机材料疲劳性能与寿命分析
轮机材料疲劳性能与寿命分析在现代船舶和各类轮机设备的运行中，轮机材料的疲劳性能和寿命是至关重要的因素。
轮机作为复杂的机械系统，其零部件在长期的运行过程中承受着各种交变载荷的作用，材料的疲劳问题直接关系到轮机的可靠性、安全性以及使用寿命。
首先，让我们来了解一下什么是材料的疲劳性能。
简单来说，材料的疲劳性能是指材料在循环载荷作用下抵抗疲劳破坏的能力。
与静态载荷下的性能不同，疲劳破坏往往发生在应力水平远低于材料的屈服强度时。
这是因为在循环载荷的反复作用下，材料内部会逐渐产生微小的裂纹，这些裂纹会随着循环次数的增加而不断扩展，最终导致材料的断裂。
轮机中的许多关键部件，如曲轴、连杆、齿轮等，都处于不断的运动和受力变化之中。
例如，曲轴在发动机的运转过程中，承受着周期性的弯曲和扭转应力；连杆则在往复运动中承受拉伸和压缩应力的交替作用。
这些部件所使用的材料，如果疲劳性能不佳，就很容易在运行一段时间后出现疲劳裂纹，从而影响轮机的正常工作。
影响轮机材料疲劳性能的因素众多。
材料的化学成分和微观组织是其中的关键因素之一。
不同的合金元素和热处理工艺会导致材料微观组织的差异，进而影响其疲劳性能。
一般来说，细小均匀的晶粒组织有利于提高材料的疲劳强度，因为晶界可以阻碍裂纹的扩展。
此外，表面质量对轮机材料的疲劳性能也有着显著的影响。
零件表面的粗糙度、残余应力等都会改变材料在循环载荷下的应力分布。
粗糙的表面容易形成应力集中点，从而加速疲劳裂纹的萌生；而通过表面处理工艺，如喷丸、滚压等，可以在零件表面引入有益的残余压应力，提高材料的疲劳寿命。
载荷特性也是不可忽视的因素。
载荷的大小、频率、波形以及加载方式等都会影响轮机材料的疲劳性能。
高频加载会使材料更快地积累损伤，而复杂的加载波形可能导致应力集中更加严重。
在对轮机材料的疲劳寿命进行分析时，通常采用实验和理论计算相结合的方法。
疲劳实验是获取材料疲劳性能数据的重要手段，通过对标准试样进行不同应力水平下的疲劳试验，可以得到材料的 SN 曲线（应力寿命曲线）。
结合具体事例分析汽车发动机连杆的疲劳失效重点
结合具体事例分析汽车发动机连杆的疲劳失效研究课题论文院系: 机电工程学院专业: 材料科学与工程学号:学生姓名:指导教师: 宋玉强目录工程材料单向静拉伸条件下力学性能的研究一、基本知识1.1连杆 (1)1.1.1连杆结构 (1)1.1.2 连杆制造工艺 (2)1.1.3 连杆受力分析：有限元计算 (4)1.1.4 钢锻连杆使用材料 (5)1.2疲劳失效机理 (5)1.2.1 静力破坏 (5)1.2.2疲劳特点 (6)1.2.3 过程机理 (6)1.2.4 疲劳力学性能指标 (7)1.2.5 疲劳强度测试 ............................................................... 7 1 1二、汽车发动机连杆的疲劳失效事例分析2.1事例1 小型轿车发动机连杆断裂失效分析 ........................................ 8 82.1.1检验设备及方法 (9)2.1.2 连杆断裂原因及分析 (9)2.1.32.2 分析与讨论 ............................................................. 10 事例2 客车柴油机连杆断裂失效分析 . (11)2.2.1 试样 (11)2.2.2连杆加工工艺 (11)2.2.3试样检验与分析 (11)2.2.4疲劳寿命计算 (13)2.2.5连杆失效分析与讨论 (13)三．总结四．参考文献14 16摘要: 连杆是车用发动机的重要部件，从对车用发动机的失效历史数据的分析来看，连杆的失效概率非常高，而且其失效模式与失效原因具有多态性，其本身结构的复杂性、制造工艺、热处理工艺、工况的恶劣程度、使用频率、以及设备维护、维修等因素均可能造成失效。
在探寻连杆失效原因方面，常常采用显微硬度机、光学显微镜和扫描电子显微镜等分析手段，从组织结构方面对连杆失效原因进行分析；或采用运动学和动力学相结合的分析方法，模拟分析连杆的工况，从疲劳失效方面寻找造成失效的原因。
连杆部件的疲劳寿命分析
连杆部件的疲劳寿命分析代春香;何泽银;吕和生【摘要】在软件ANSYS中建立连杆的静力有限元模型,并计算其在静载荷下的等效应力.采用名义应力法,考虑连杆材料修正的S-N曲线,在FE-SAFE软件中,将连杆的载荷谱与静力分析结果相结合,计算得出连杆的疲劳寿命.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2016(029)006【总页数】3页(P35-36,39)【关键词】连杆;名义应力法;有限元;疲劳寿命【作者】代春香;何泽银;吕和生【作者单位】四川大学锦城学院机械工程系,四川成都 611731;重庆交通大学城市轨道交通车辆系统集成与控制重庆市重点实验室,重庆 400074;重庆齿轮箱有限责任公司,重庆 402263【正文语种】中文【中图分类】U213.6疲劳破坏是工程结构与机械失效的主要原因之一[1]，由于道岔装置承受的是随时间而变化的外部循环作用力，构件会因循环动载荷的作用产生与之相对应的动态应力，从而导致疲劳损伤。
为了提高道岔装置工作的稳定性和可靠性，根据道岔装置的工作特点及连杆的工况分析，有必要对连杆部件开展疲劳研究。
机械结构破坏是随着时间而变化的，其主要形式包括：疲劳裂纹的萌生和最终结构的断裂破坏[2]。
要使装置满足设计的疲劳寿命，要求每个构件都必须达到这一要求，而连杆作为传递力和力矩的重要构件，有必要对其进行疲劳寿命分析[3]。
构件材料本身的疲劳寿命曲线、构件工作载荷谱是构成构件疲劳设计的两个方面，根据计算疲劳的流程计算连杆的疲劳寿命和疲劳安全系数[4]。
连杆的疲劳寿命和疲劳安全系数：因为连杆构件设计的最小使用寿命为50年，故如果通过计算所得的连杆疲劳寿命值大于等于设计值，也就是说其疲劳寿命是满足要求的[5]。
若连杆疲劳安全系数大于等于1.0，则认为其有足够的疲劳安全系数[6]。
计算疲劳安全系数的方法是：将连杆的疲劳载荷都放大m倍，如果这时连杆的疲劳寿命和其设计寿命刚好相等，则m称为连杆的疲劳安全系数。
连杆的疲劳寿命分析
连杆的疲劳寿命分析摘要：本文研究了采用有限元分析法对连杆进行疲劳寿命分析的简要过程，探索了在企业中实施计算机辅助设计的优势和可行性，对生产实践中类似问题提供了可参考的方法。
关键词：计算机辅助设计有限元分析连杆疲劳强度传统的设计方法，常常使用大量的计算来确定零件的材料、尺寸、外形和截面形状等，使零件满足强度、刚度和疲劳强度的要求。
这种验证零件是否满足力学要求的过程，就是在解决零件结构问题。
零件的结构一直是零件设计中的重点。
一个成功的结构设计不仅是让零件是满足力学要求，还要使结构合理、质量轻、用料省。
另外，某些零件的还要满足导热、散热的需求。
因此在设计中常常消耗较较多时间对零件的力学和热力学性能进行计算和试验。
对于较复杂的零件，对其强度、刚度的校核是十分困难的，传统的经验估算法无法保证准确性，特别是疲劳损坏，即使是制造出了物理样机进行试验，也很难在短时间内得到可靠的结果数据。
因此必须借助新的方法来解决企业中遇到的类似问题。
由于结构的强度、成本、寿命、可靠性的要求不断提高，结构强度和寿命评估就变得越来越重要。
要进行计算和评估，经常需要参照有关的理论、方法、行业上规范及材料的数据，而这些理论、方法、资料大都是大量实验、工程实践归纳出来的，国外将这方面的研究成果编制成软件，如creo的mechanica模块。
某种小型内燃机的连杆如图1所示。
需要计算此零件是否满足疲劳强度要求。
图1 连杆外形连杆材料为45号钢锻造，热处理为正火加回火，许用应力60mpa。
连杆高速周期运动，设计寿命5亿次。
连杆的工作行程最大承受560n 的压力；回程受拉力，但相对较小可忽略。
creo/mechanica是一个基于有限元法的软件。
有限元法以弹性力学为基础，将一个连续系统（物体）分隔成有限个单元，对每一个单元给出一个近似解，再将所有单元按照一定的方式进行组合，来模拟或者逼近原来的系统或物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化成一个离散的有限自由度问题分析求解的一种数值分析方法。
发动机连杆静态与动态特性的有限元分析研究的开题报告
发动机连杆静态与动态特性的有限元分析研究的开题报告一、选题的背景及意义发动机是现代交通工具中的核心组成部分，而连杆是发动机的重要的动力传递部件之一。
发动机连杆的设计和制造直接影响发动机性能和寿命，因此，对发动机连杆的静态与动态特性进行分析研究具有非常重要的意义。
有限元分析是一种对结构进行力学分析的数值计算方法。
在发动机连杆的设计过程中，通过有限元分析对材料的疲劳寿命、应力分布等进行预测是非常必要的。
因此，开展发动机连杆的有限元分析研究，既是对现有材料及结构设计的评估，也是对未来材料及结构设计的指导，具有重要的理论和实践意义。
二、研究内容及目标本研究的主要内容是针对发动机连杆，采用有限元分析的方法研究其静态和动态特性，具体包括以下几个方面：1. 建立发动机连杆的三维有限元模型，并对其进行材料性能和力学特性参数的设置和调整。
2. 进行连杆在静态和动态工况下的力学特性分析，包括载荷作用下连杆的变形和应力分布特点等。
3. 对连杆进行疲劳寿命分析，研究其耐久性和可靠性。
4. 最终形成有限元分析报告，阐述有限元分析方法的优缺点并提出改进措施。
本研究的目标是通过有限元分析的方法，全面、深入地研究发动机连杆的静态和动态特性，获得连杆在不同工况下的受力和变形情况，明确其疲劳寿命和可靠性，并为发动机连杆的设计和制造提供理论和实践指导。
三、研究方法和步骤1. 收集和整理发动机连杆的相关文献资料，明确研究对象和分析目的。
2. 根据连杆的设计参数，建立其三维有限元模型，并进行网格划分。
3. 在有限元分析软件中设置材料参数（如弹性模量、泊松比等）和边界条件（如载荷作用方向和大小），进行连杆在不同工况下的静态和动态分析。
4. 通过特定工况下的数值模拟，研究连杆的疲劳寿命和可靠性。
5. 根据分析结果得出结论，并提出改善措施。
四、预期成果和应用前景本研究的预期成果是获得发动机连杆在动态和静态工况下的受力和变形情况，了解其疲劳寿命和可靠性，阐述有限元分析方法的优缺点，并提出改进措施。
材料力学的疲劳寿命分析
材料力学的疲劳寿命分析疲劳寿命是材料力学中一个重要的概念，它指的是材料在受到循环加载后发生疲劳破坏之前所经历的循环次数。
在工程设计和结构分析中，准确预测和分析材料的疲劳寿命至关重要，因为它直接影响着材料的可靠性和使用寿命。
一、疲劳破坏的基本原理材料在受到循环加载时，会发生微观裂纹的形成和扩展，导致材料的强度和韧性逐渐降低，最终导致疲劳破坏。
疲劳破坏的过程可以分为三个阶段：裂纹形成、裂纹扩展和破坏。
1. 裂纹形成阶段当材料受到应力加载时，存在缺陷和不均匀性，这些缺陷和不均匀性会导致应力集中。
在循环加载下，应力集中区域会产生局部塑性变形，并逐渐形成微小裂纹。
2. 裂纹扩展阶段一旦形成微小裂纹，循环加载会导致裂纹逐渐扩展。
这个阶段通常被称为裂纹扩展阶段，裂纹的扩展速率与应力幅、裂纹长度和材料的疲劳性能有关。
3. 破坏阶段当裂纹扩展到一定长度时，材料会因为强度和韧性的降低而发生破坏。
这个阶段是疲劳破坏的最终结果，材料在此时失去了重要的功能和可靠性。
二、疲劳寿命分析方法为了准确预测和分析材料的疲劳寿命，工程师和科学家开发了多种不同的疲劳寿命分析方法。
下面介绍几种常用的方法。
1. 应力范围法应力范围法是最简单和常用的疲劳寿命分析方法之一。
它基于材料的应力应变关系，并通过测量和计算加载的应力范围来估计疲劳寿命。
2. 应力域法应力域法考虑了应力的变化范围和频次对疲劳寿命的影响。
它将应力和应力范围绘制在应力-寿命曲线上，以确定疲劳寿命。
3. 塑性行为法塑性行为法通过考虑材料的塑性行为，如应力应变曲线的形状和材料的硬化行为，来进行疲劳寿命分析。
这种方法更适用于高强度材料和复杂加载情况下的分析。
4. 线性弹性应力法线性弹性应力法是一种基于材料的线性弹性行为进行疲劳寿命分析的方法。
它假设材料的疲劳寿命与应力幅有关，通过测量和计算应力幅来评估疲劳寿命。
三、影响疲劳寿命的因素除了疲劳寿命分析方法，还有一些其他因素会对材料的疲劳寿命产生影响。
杆件的疲劳寿命与可靠性分析
杆件的疲劳寿命与可靠性分析在工程领域中，杆件是一种常见的结构元件，广泛应用于建筑、桥梁、机械和航空航天等领域。
然而，由于长期受到动态和交替的载荷作用，杆件容易发生疲劳破坏，从而影响其可靠性和使用寿命。
一、疲劳破坏的原因疲劳破坏是由于杆件在长期交变载荷作用下出现的微小塑性变形而导致的。
疲劳破坏的原因主要有以下几点：1. 微小缺陷：杆件表面或内部的微小缺陷是疲劳破坏的一大原因，如表面裂纹、材料内部夹杂物等。
2. 强度不足：如果杆件的强度不足以承受施加在其上的交变载荷，就会导致杆件的疲劳破坏。
3. 不良制造工艺：制造过程中存在不良操作和质量控制问题，如焊接缺陷、材料的不均匀性等，会导致杆件的疲劳破坏。
二、疲劳寿命分析方法疲劳寿命是指杆件在特定条件下能够支持的交变载荷次数或工作时间。
为了准确评估杆件的疲劳寿命，需要进行疲劳寿命分析。
常用的疲劳寿命分析方法包括：1. Wöhler曲线法：该方法通过实验得到杆件的应力振幅和寿命数据，并绘制成应力振幅-寿命曲线，从而确定杆件的疲劳寿命。
2. 哈福曼方程法：该方法通过统计学方法和材料试验数据，建立杆件的哈福曼方程，从而预测杆件在未来工作条件下的疲劳寿命。
3. 有限元分析法：该方法通过使用有限元软件进行杆件的应力和变形分析，结合疲劳损伤累积理论，预测杆件的疲劳寿命。
三、可靠性分析方法除了疲劳寿命分析外，还需要进行杆件的可靠性分析，以评估杆件在使用寿命内的可靠性。
常用的可靠性分析方法包括：1. 事件树分析法：该方法通过构建事件树，分析不同事件发生的概率和影响，从而评估杆件的可靠性。
2. 故障模式与影响分析法（FMEA）：该方法通过识别杆件的不同故障模式及其对系统运行的影响，评估杆件的可靠性，同时提出相应的改进措施。
3. 可靠度增长模型：该方法通过对杆件的寿命数据进行统计分析，建立杆件的可靠度增长模型，从而评估杆件的可靠性。
四、提高杆件的疲劳寿命与可靠性为了提高杆件的疲劳寿命和可靠性，可以采取以下措施：1. 优化设计：合理的杆件设计可以减少杆件的应力集中和应力幅值，从而延长杆件的疲劳寿命。
连杆疲劳试验
连杆疲劳试验连杆疲劳试验上汽集团奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车工程研究院连杆疲劳试验1.0目的这个试验的目的主要是分析连杆疲劳载荷。
试验是在专门的连杆疲劳试验机上进行，试验机通常是液压设备来模拟运转情况下发动机连杆受到的相关载荷。
这个疲劳试验可以作为部件生产过程的一个主要验证方法。
因此样件应该达到生产的标准。
在发动机开发的早期阶段就应该做原型件的初步试验。
疲劳试验将用来分析：·通过4百万个试验循环后，在连杆和盖之间及在轴瓦\轴套和承载孔间的分界面处磨损状况。
·产生弯曲或屈服疲劳极限载荷。
2.0试验准备试验在一台疲劳试验机上进行。
被试验的连杆完全是在拉压力载荷作用下进行。
试验载荷可以通过一个另设的销来施加，此销代替了原来的曲柄销和轴颈销。
需要5bar的机油来防止轴瓦有擦伤或过多的磨损。
为了防止部件产生过热，需要一个机油冷却喷嘴来保证试验样件的温度维持在45度以下。
，疲劳试验中用的组件或者反应了整个生产范围部件情况或样件代表了最差的零部件。
假如在批量生产后不进行同样的检查，那么一般不推荐在试验前进行质量检查（例如，开裂检查方法）。
2.1样件准备被试验的连杆包括连杆轴承盖、合适的小端轴套、大端轴瓦、固定装置。
装夹销和轴瓦间存在的间隙如下：大头末端轴瓦直径间隙：10~20微米小头末端轴瓦直径间隙：20~30微米小头末端直径间隙（大头试验）：-20~-40微米（没有小头末端轴瓦）连杆大头的试验负荷为一个比较高的张紧力，此张紧力高于正常安装间隙的连杆小头的张紧力，这就减少了在张紧力作用下连杆小头椭圆形破坏的弯曲力，提高了硬度和强度。
这样夹紧销在小头的承载孔里应该是干涉配合（无小头的轴套）。
考虑到轴瓦/轴套和小头的承载孔的干涉公差应该影响疲劳强度，好的方法是根据连杆小头的图纸公差要求，对于选择的部件应该有最大的干涉。
轴瓦盖的螺栓扭矩参数在图00001146AA中。
3.0使用仪器和设备连杆疲劳试验表1：最小的仪器通道4.0试验程序连杆被分成如下区域，每个区域有不同的强度和硬度特性：a）连杆大头（主要是连杆盖和螺栓）b）连杆小头（主要是活塞销水平中心线上半部分）c）连杆颈部（在连杆盖的分离面与活塞销水平中心线之间的区域）这些区域在发动机在运转时承受不同载荷的影响，因此必须进行单独研究。
汽车减振器连杆磨损失效和断裂力学分析
汽车减振器连杆磨损失效和断裂力学分析汽车减振器连杆是连接减振器和车身底板的重要部件，承受着车身重量和减振器作用力。
由于长期使用和外界环境等因素的影响，减振器连杆可能会出现磨损失效和断裂等问题。
本文将对这两种力学失效进行分析，以探讨其原因和影响。
1. 磨损失效分析：磨损失效是减振器连杆长期使用造成的，其主要原因包括以下几点：1.1 载荷过大：长期承受大车身重量和减振器作用力，容易导致减振器连杆受力过大，从而加速磨损失效的发生。
1.2 摩擦磨损：在减振器连杆与周围部件接触的摩擦过程中，摩擦力会导致连杆表面的金属层发生磨损，进而影响其力学性能。
1.3 材料质量：减振器连杆的材料质量直接影响其抗磨性能。
选择低质量的金属材料或者生产工艺不合格都会导致连杆容易发生磨损失效。
1.4 粗糙表面：减振器连杆表面的粗糙度较高时，会导致摩擦产生更大的磨损，加速其失效过程。
2. 断裂力学分析：减振器连杆断裂是一种严重的力学失效，可能会导致车辆失控和安全隐患。
其主要原因如下：2.1 力学疲劳：长时间的高频振动和重复载荷会使减振器连杆产生应力集中现象，从而导致断裂。
接口处的连杆头和车身连接处是容易发生应力集中的关键部位。
2.2 弯曲和拉伸应力：在行驶过程中，减振器连杆会承受来自车身的弯曲和拉伸应力，在一些不合适的工况下，这些应力可能超过连杆的承载能力，导致断裂。
2.3 腐蚀和氧化：减振器连杆可能长期暴露在潮湿或腐蚀性环境中，会引起材料的腐蚀和氧化，进而降低其强度和韧性，增加断裂的风险。
2.4 制造缺陷：一些制造缺陷，如裂纹、材料内部夹杂、不良焊接等，都会导致减振器连杆的断裂。
为了避免减振器连杆的磨损失效和断裂问题，应采取以下措施：- 选择优质的材料，并加强生产工艺控制，确保减振器连杆质量合格。
- 定期检查减振器连杆的磨损情况，及时更换磨损严重的连杆。
- 加强车辆的维护保养，防止减振器连杆长期暴露在恶劣环境中。
- 设计合理的减振器连杆结构，减小应力集中和应力幅值。
HXN5型机车柴油机连杆螺栓疲劳寿命对比研究
力 和连杆 旋转 质量 离 心力产 生 的交变 载荷 。此 外 还 受 到连杆 大 头孔变 形 弯 曲作 用 的 影 响 ， 以及 轴 瓦 磨 损后 间 隙增 大导致 的冲击 载荷 的影 响 。所 以连 杆 螺 栓 不仅 受力 大 ， 而且 受 力 状 态 很 复 杂 。柴 油 机 运 行 时， 如果 连杆 螺栓 断裂 ， 将会 造成 重大 事 故 ， 使 机体 、 曲轴 、 活塞 、 缸套 、 连杆 毁坏 ， 甚 至危及 工 作人员 的人 身安全 。因此连 杆 螺 栓应 保 证 工 作 完 全 可靠 ， 不 能
示， 试 件 的疲劳 寿命 取 决 于 试 件 材料 的力 学 性 能 和
的 国产 化制 造 ， 不 仅 必须符 合设 计 图纸规 定 的要 求 ， 还 需要 满 足 可 靠 性 的验 证 。根 据 国 外 有 关 资 料 介 绍： 仿 真分 析 、 在 专 用 试 验机 上 进 行 型 式 试 验 、 模 拟 快 速疲 劳试 验等 都是 可靠性 验 证方 法 。因此 决定 与 国 内有 关 科 研 单 位 合 作 ， 借鉴 Ｇ Ｅ的 有 关 方 法 ， 对
２ 连杆螺栓结构 （ 图１ ） 及 主 要 技 术 参 数
连杆 螺 栓 材料 为 铬 镍 钼合 金 结 构钢 ， 其 力 学 性
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ０— ２ Ｏ
螺栓 ， ２ ０根 连杆 螺 栓 的试 验 时 间 约 需 要 ３ ２ ０ ０ ｈ多
（ １ ３ ０天 ） 。当然 实 际试 验 可 能 不 需 要 这 么 长 时 间 ， 但 ２个 月 时间还 是要 的。按 如此规 范进 行试验 不 仅
关键 零部 件
文章编号 ： １ ０ ０ ７ － ６ ０ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ ０ ２ ５ ＿ ０ ２
工作状态下连杆的疲劳强度计算
工作状态下连杆的疲劳强度计算白曙【摘要】研究发动机运行工况对连杆疲劳强度的影响.采用有限元疲劳计算方法,并用Python语言编写一套基于ABAQUS有限元软件的脚本程序,实现连杆有限元疲劳寿命分析中,动载荷的计算、载荷的自动加载及基于临界平面法疲劳计算理论的疲劳强度计算.计算中全面考察了油膜压力、各种惯性力等对连杆疲劳强度的影响.计算结果更能反映工作状态下的连杆实际受力情况.【期刊名称】《柴油机设计与制造》【年(卷),期】2017(023)004【总页数】4页(P1-4)【关键词】连杆;有限单元法;疲劳;临界平面法【作者】白曙【作者单位】上海柴油机股份有限公司,上海200438【正文语种】中文连杆是发动机的重要零件，受到的基本载荷是拉伸力和压缩力；此外，连杆左右摆动，由此而产生的切向惯性力使其受到附加弯矩。
这些力都是周期性变化的，形成交变载荷。
周期变化的载荷是造成材料失效的主要原因。
据统计，连杆的主要故障形式是疲劳破坏。
发动机运行时，连杆受到动态载荷的作用，故连杆受力是一个动态问题。
对工作状态下的连杆进行疲劳计算时，选取发动机额定工况时的爆发压力进行加载，并全面考察在发动机额定工况下1个工作循环内，即720°曲轴转角（℃A）内连杆所受到的油膜压力、各种惯性力等动态载荷。
利用ABAQUS有限元分析软件中的Python语言编程，实现基于转动惯量法的动载荷计算、载荷自动加载及基于临界平面法疲劳计算理论的疲劳强度分析计算，并将计算结果用云图显示。
采用转动惯量法计算连杆载荷[1]。
一般情况下，连杆刚度较大，发动机运行时，其发生的变形相对来说很小，因而在连杆的载荷计算中，可以将连杆处理成刚体。
当连杆质心位置和连杆绕质心的转动惯量确定之后，如果知道连杆质心的加速度及其转动的角加速度，就可以精确地求出作用在连杆上的所有力。
连杆质心位置和连杆绕质心的转动惯量是容易获得的，既可以通过数值方法求解，也可以在3维造型软件中测得，还可以通过试验方法测得。
不同装夹方式下的连杆疲劳寿命
摘要 ：目的 分析 大头 间隙配合 及 大头 小头均 间隙 配合 这 ２种 不 同装 夹方式 ， 对 连 杆 疲 劳寿 命 的
检 测产 生 的不 同的 结果 。方 法 采用 Ｍ Ｔ Ｓ ８ ８ ０ ＋ ５ ０ ０ ｋ Ｎ和 ＭＴ Ｓ ３ ２ ２ ￣ ２ ５ ０ ｋ Ｎ疲 劳试 验 系统 ． 采 用不
同的装夹方式模拟发动机工作状态， 并通过“ 可靠性试验 Ｓ Ａ Ｆ Ｌ方法” 进行数据处理。结果 采用 大头 间隙配合 装 夹的连杆 失 效概 率为 ５ ． ２ × １ ０ ～， 大 头小 头均 间隙配合 装 夹的连 杆 失效概 率为 ０ ． ８ ７
Ｘ １ ０ ～； 并且 ２种 装 夹方式会 影 响连杆 疲 劳试验 后 的 断 裂位 置 。结 论
谨慎 选择 装 夹方式 。
连 杆 疲 劳试验 中 ， 采 用大 头
小头均 间 隙配合装 夹方式得 到的连 杆 失效概 率 ， 较 大 头间 隙 配合 装 夹方 式更 小 。进行 疲 劳试 验 需
关键 词 ： 连杆 ； 模拟工况； 装 夹方 式 ；疲 劳寿命
ＤＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ － ６ ４ ５ ７ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ６ ． ０ ２ ５
ｐ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ｓ ．ｔ ｈ ｅ ｂ ｉ ｇ ｈ ｅ ａ ｄ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｆ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｂ ｉ ｇ ｈ ｅ ａ ｄ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｈ ｅ ａ ｄ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｆ ｔ ．Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ Ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
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连杆的疲劳寿命分析
摘要：本文研究了采用有限元分析法对连杆进行疲劳寿命分析的简要过程，探索了在企业中实施计算机辅助设计的优势和可行性，对生产实践中类似问题提供了可参考的方法。
关键词：计算机辅助设计有限元分析连杆疲劳强度
传统的设计方法，常常使用大量的计算来确定零件的材料、尺寸、外形和截面形状等，使零件满足强度、刚度和疲劳强度的要求。
这种验证零件是否满足力学要求的过程，就是在解决零件结构问题。
零件的结构一直是零件设计中的重点。
一个成功的结构设计不仅是让零件是满足力学要求，还要使结构合理、质量轻、用料省。
另外，某些零件的还要满足导热、散热的需求。
因此在设计中常常消耗较较多时间对零件的力学和热力学性能进行计算和试验。
对于较复杂的零件，对其强度、刚度的校核是十分困难的，传统的经验估算法无法保证准确性，特别是疲劳损坏，即使是制造出了物理样机进行试验，也很难在短时间内得到可靠的结果数据。
因此必须借助新的方法来解决企业中遇到的类似问题。
由于结构的强度、成本、寿命、可靠性的要求不断提高，结构强度和寿命评估就变得越来越重要。
要进行计算和评估，经常需要参照有关的理论、方法、行业上规范及材料的数据，而这些理论、方法、资料大都是大量实验、工程实践归纳出来的，国外将这方面的研究成果编制成软件，如creo的mechanica模块。
某种小型内燃机的连杆如图1所示。
需要计算此零件是否满足疲
劳强度要求。
图1 连杆外形
连杆材料为45号钢锻造，热处理为正火加回火，许用应力60mpa。
连杆高速周期运动，设计寿命5亿次。
连杆的工作行程最大承受560n 的压力；回程受拉力，但相对较小可忽略。
creo/mechanica是一个基于有限元法的软件。
有限元法以弹性力学为基础，将一个连续系统（物体）分隔成有限个单元，对每一个单元给出一个近似解，再将所有单元按照一定的方式进行组合，来模拟或者逼近原来的系统或物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化成一个离散的有限自由度问题分析求解的一种数值分析方法。
借助于有限元法，creo/mechanica可以研究弹性变形范围内的力学和热力学问题。
先在按图纸创建好模型，然后指定标准材料并进行疲劳强度分析，若得出的零件寿命小于设计寿命则说明设计本身有问题，反之则说明设计没有问题，可能是材料或加工的问题。
因为模型是对称的，因此只分析模型的一半即可，这样可以提高运行速度。
如图2。
图2 连杆模型图3 应力分析结果
通过定义载荷和约束，将有限元的边界条件全部给定，通过计算机对强度的解算和分析，得到了连杆在受力情况下的应力和形变。
结果如图3。
从结果的应力图可以看出：连杆承受最大压力时，连杆上的最大应力为4.73e+01n/mm，即47.3mpa，小于许用应力60mpa。
因此判
断零件的强度是足够的，这与实际情况也是相符的。
接下来要对零件的疲劳强度进行分析。
通过指定零件的交变载荷性质，计算零件在交变载荷下的工作情况。
通过对疲劳寿命的分析，得到的结果如图4所示。
图4 疲劳寿命分析结果
计算结果是寿命次数的指数，从图上看最小数值为8.262e+00，即易破坏处的寿命为1e8.262次，远小于设计寿命5e8次。
因此判断此零件的设计不满足疲劳强度的要求，从而找到了有力的证据证明了你领导的判断。
发生疲劳破坏的区域位于连杆小端的倒圆角处。
根据材料知识，疲劳强度与零件的材料、表面质量、应力集中情况等因素有关。
通过第一步的静态分析结果可以很明显地看出连杆小端的倒圆角处发生了应力集中，因此增大圆角半径就可以避免疲劳破坏。
在没有实施计算机辅助设计之前，企业在验证复杂零件设计的时候，一般都是先制作出产品的样品，然后再进行各种试验，最后将不符合设计要求的设计进行修改，这样不仅消耗了宝贵的时间，花费了大量的样品试制成本，而且可靠性不高，使得企业在激烈的市场竞争中处于被动地位。
通过对产品进行cad建模并进行有限元分析的方法，找到了产品出现问题的原因。
而这种技术，同样也可应用在产品的设计过程中。
结论：本文介绍的方法，成功为企业实施了cad技术，并在虚拟环境下求解了此零件的疲劳寿命。
在没有花费试制成本的情况下，
就可以提前预知产品是否能够满足要求，更早地对产品进行修改，以防止产品设计缺陷给企业带来的巨额损失。
这样使企业的设计效率和产品质量都大大提高了。