MSCfatigue柴油发动机曲轴疲劳分析示例(精选)

疲劳分析流程fatigue样本

摘要：疲劳破坏是构造重要失效形式，疲劳失效研究在构造安全分析中扮演着举足轻重角色。

因而构造疲劳强度和疲劳寿命是其强度和可靠性研究重要内容之一。

机车车辆构造疲劳设计必要服从一定疲劳机理,并在系统构造可靠性安全设计中考虑复合疲劳设计技术应用。

国内机车车辆重要构造部件疲劳寿命评估和分析采用复合疲劳设计技术，国外从疲劳寿命理论计算和疲劳实验两个方面在疲劳研究和应用领域有诸多新发展理论办法和技术手段。

无论国内国外，一批人几十年如一日致力于疲劳研究，对疲劳问题研究贡献颇多。

核心词：疲劳 UIC原则疲劳载荷 IIW原则 S-N曲线机车车辆一、国内外轨道车辆疲劳研究现状6月30日15时，备受关注京沪高铁正式开通运营。

作为新中华人民共和国成立以来一次建设里程最长、投资最大、原则最高高速铁路，京沪高铁贯通“三市四省”，串起京沪“经济走廊”。

京沪高铁开通，不但乘客可以享有到便捷与实惠，沿线都市也需面对高铁带来机遇和挑战。

在享有这些待遇同步，专家指出，各省市要想从中分得一杯羹，配套设施建设以及机车车辆安全性绝对不容忽视。

依照机车车辆当代设计办法，对构造在规定做到尽量轻量化同步，也规定具备高度可靠性和足够安全性。

这两者之间经常浮现矛盾，因而，如何精确研究其核心构造部件在运营中使用寿命以及如何进行构造抗疲劳设计是构造强度寿命预测领域研究中前沿课题。

在随机动载作用下构造疲劳设计更是成为当前机车车辆构造疲劳设计研究重点，而如何预测核心构造和部件疲劳寿命又是将来机车车辆构造疲劳设计重要发展方向之一。

机车车辆承受外部载荷大某些是随时间而变化循环随机载荷。

在这种随机动载荷作用下，机车车辆许多构件都产生动态应力，引起疲劳损伤，而损伤累积后构造破坏形式经常是疲劳裂纹萌生和最后构造断裂破坏。

随着国内铁路运营速度不断提高，某些核心构造部件，如转向架构架、牵引拉杆等都浮现了某些断裂事故。

因而，机车车辆构造疲劳设计已经逐渐成为机车车辆新产品开发前期必要过程之一，而通过有效计算办法预测构造疲劳寿命是构造设计重要目的。

MscFatigue疲劳分析实例指导教程(2024)

2024/1/29
8
MscFatigue软件介绍与操作
02
指南
2024/1/29
9
软件背景及功能特点
专注于疲劳分析
MscFatigue是一款专业的疲劳分析软件，适用于各种材料和结构的疲劳
寿命预测。
高效的求解算法
采用先进的疲劳分析算法，能够快速准确地完成复杂结构的疲劳寿命计算
。
2024/1/29
2024/1/29
求解流程
设置好模型后，即可进行求解。软件支持多种求解方法，如静态分析、模态分析、瞬态分析等，可根据实际需求进行选择。求解完成后，可查看相应的结果文件。
12
结果查看、后处理及报告生成
结果查看
提供多种结果查看方式，如云图、等值线、矢量图等，方便用户直观了解疲劳分析结果。
后处理功能
剩余寿命预测
根据裂纹扩展速率和当前裂纹长度，预测结构的剩余寿命。
2024/1/29
结果分析
对裂纹扩展路径和剩余寿命进行综合分析，评估结构的疲劳性能和安全性。
24
疲劳分析实例：焊接接头疲
05
劳性能评估
2024/1/29
25
问题描述与模型建立
问题描述：针对某一具体焊接接头，在循环载荷作用下进行疲劳性能评估。
2024/1/29
复杂环境下的疲劳分析
研究高温、低温、腐蚀等复杂环境下的疲劳问题，提高分析的实用性。
跨学科合作
加强与其他学科的交叉融合，共同推动疲劳分析领域的发展。
35
2024/1/29
THANKS
感谢观看
36
损伤曲线
02
03
其他结果
输出构件的损伤曲线，了解构件在不同循环次数下的损伤累积情况。

Msc.Fatigue疲劳分析实例指导教程

第三章疲劳载荷谱的统计处理3.1 疲劳载荷谱的统计处理理论基础3.1.1 数字化滤波频率分析的典型参量是功率谱密度（PSD），如像确定频率为4Hz对应的幅值的均方根值，只需要求取功率谱密度下对应的3.5-4Hz之间的面积。

3.1.2 雨流计数法循环计数法：将不规则的随机载荷-时间历程，转化为一系列循环的方法。

3.2 数据的导入与显示（1）新建：File>New（2）导入：Tools>Fatigue Utilities>File Conversion Utilities>Covert ASCII.dac to Binary...>Single Channel（设置，注意Header Lines to skip要跳过的行数）>exit（3）查看：Tools>Fatigue Utilities>Graphic Display>Quick Look Display1）放大：View>Window X，输入X的最值2）读取：①左击任何位置，状态栏显示②数据轨迹：Display>Track3）显示数据点：Display>Join Points；显示实线图：Display>Join4）网格和可选坐标轴：Axes>Axes Type/Grid5）显示某段时间信号的统计信息：Display>Wstats，放大3.3 数字滤波去除电压干扰信号（1）载荷时间历程的PSD分析1）File>New2）Tools>Fatigue Utilities>Advanced Load Utilities>Auto Spectral density（2）信号的滤波1）Tools>Fatigue Utilites>Advanced Load Utilities>Fast Fourier Filtering2）比较滤波前后结果：Tools>Fatigue Utilities>Graphic Display>Multi-file Display（3）滤波稳定性检查：比较前后PSD，多文件叠加显示第四章应力疲劳分析4.2 载荷谱块的创建与疲劳寿命计算（1）创建载荷谱块：Tools>Fatigur Utility>Load Management>Add an Entry>Block program （2）疲劳分析：Tools>Fatigue Utilities>Advanced fatigue utilities>选方法4.3 零部件疲劳分析（1）导入有限元模型及应力结果：工具栏Import>Action、Object、Method，查看Results （2）疲劳分析1）设置疲劳分析方法：工具栏Analysis，设置2）设置疲劳载荷①创建载荷时间历程文件Loading info>Time History Manager②将有限元分析工况与时间载荷关联：Loading Info>Load case空白>Get/Filte result...3）设置材料的疲劳特性：Material info>Materials Database Manager>create...4）求解：Solution Params5）疲劳分析：Job Control6）查看寿命结果云图：Import Fatigue Result...>Action:Read results>工具栏Results查看7）寿命列表显示：Import Fatigue Result...>Action:List Results...>most damaged nodes （3）优化设计：Import Fatigue Results...>Action:Optimize....1）参数优化：Parameter optimization>Scaling factor>Recalculate2）材料优化：Material Optimization...>Recalculate3）灵敏度分析：Sensitivity analysis>Scaling factor比例因子....4）灵敏度分析结果：results Display>Sensitivity plot第五章应变疲劳分析5.2 考虑残余应力的应变疲劳分析（1）导入有限元模型和应力分析结果（2）先不考虑残余应力的疲劳分析（3）考虑残余应力的疲劳分析1）设置疲劳分析方法：保留Material Info和Solution Params...的设置2）定义残余应力：Loading Info..>Static Load Case:2，单击enter。

再制造曲轴疲劳寿命分析

再制造曲轴疲劳寿命分析刘怀银;冯国胜;刘怀金;高爽【摘要】为进行某工程机械发动机再制造曲轴的疲劳寿命分析，在有限元软件MSC．PATRAN中分别建立了原有曲轴和再制造曲轴的三维有限元分析模型，对原始曲轴和再制造曲轴进行了静强度和疲劳强度分析。

从仿真结果可知，再制造曲轴具有较高的疲劳寿命。

%In order to analyze the fatigue life of the remanufactured crankshaft in an engineering machine , three-dimensional finite element models of the original and remanufactured crankshaft are constructed separately in a MSC.PATRA of the FEM software .The static strength and fatigue strength of the original and remanufac-tured crankshaft are also analyzed based on these models .According to the simulation result , the remanufactured crankshaft has a high fatigue life .【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(027)001【总页数】5页(P40-44)【关键词】曲轴;有限元分析;再制造;疲劳寿命【作者】刘怀银;冯国胜;刘怀金;高爽【作者单位】石家庄铁道大学机械工程学院，河北石家庄 050043;石家庄铁道大学机械工程学院，河北石家庄 050043;山东能源枣庄矿业集团有限责任公司铁路运输处，山东枣庄 277000;石家庄铁道大学机械工程学院，河北石家庄 050043【正文语种】中文【中图分类】TK422曲轴是发动机中最重要、承载最复杂、价格较昂贵的零件之一，对曲轴进行绿色再制造是发展循环经济和构建节约型社会的重要途径之一。

基于有限元的疲劳设计分析系统MSC_FATIGUE_林晓斌

3　Ba nnantine J A ,Co mer J J ,Handrock J L .Fundamentals o f M etal Fa tig ue Ana ly -sis.Pretice Hall,1990.4　鲍万年.机械强度有限寿命设计专家工作站配置的疲劳寿命预测和局部应变法.中国机械工程,1997,8(3):25～275　nCode Internatio na l Limited.The n Code Boo k o f Fa-tig ue Theo ry ,1997.6　林晓斌,Hey es P J .多轴疲劳寿命工程预测方法.中国机械工程,1998,9(11):20～237　Halfpenny A ,林晓斌.基于功率谱密度信号的疲劳寿命估计.中国机械工程,1998,9(11):16～198　Austen I M ,林晓斌.加速疲劳试验的疲劳编辑技术.中国机械工程,1998,9(11):27～309　Ensor D F ,林晓斌.关联用户用途的试车技术.中国机械工程,1998,9(11):24～28林晓斌　男,1963年生。

英国n Cod e 国际有限公司高级疲劳工程师、英国Sheffield 大学客座研究员。

1978～1990年在浙江大学学习工作,主要从事压力容器的安全性研究。

1994年获英国Sh effield 大学博士学位,接着做了近两年的博士后研究,在疲劳裂纹形状扩展研究领域取得了国际性领先成果。

1996年加入nCode,从事疲劳新技术的开发研究,已开发了多轴疲劳寿命分析工具。

当前的研究包括多轴疲劳、热机疲劳、疲劳裂纹形状扩展模拟、压力容器及管道的疲劳断裂等。

发表论文40篇。

基于有限元的疲劳设计分析系统M SC /FA TIGU EPete r J .Heyes 博士Peter J .Heyes 林晓斌译摘要　简单描述了基于有限元分析结果进行疲劳寿命分析的思路,着重介绍了根据时域载荷输入计算构件内各点弹性应力应变响应的各种方法,以及从弹性应力应变结果近似计算弹塑性应力应变历史,并考虑多轴影响的各种途径;简单介绍了几种包含在M SC /FATIGUE 中的疲劳寿命计算方法及其各自的特点;总结了M SC /FA TIGU E 系统的功能和特点,并给出了一个转向节疲劳分析例子。

MSC fatigue 实例-组件的疲劳分析

Solution Parameters
Open the Solution Params... form. On this form leave all the defaults except:
Chapter 4: Component S-N Analysis 145
Set Up the Fatigue Analysis
142 158
138 MSC Fatigue QuickStart Guide
Problem Description
Problem Description
A simple bracket as shown has a design life of 7 years (61,320 hours). Loading occurs at the end of the short section which has been welded and the component is constrained at both ends of the main bar. Because failure is known to occur at the weld, the finite element modeling at the loading point and the stresses found there can be ignored for the purposes of this exercise. The load applied in the model was 900 lbs total. In service, the component experiences loading of 3000 lbs in the direction of the finite element load and 7000 lbs in the reverse direction. This occurs once every 30 minutes. Only a 4% failure rate is allowed.

MSC柴油发动机曲轴疲劳分析示例

曲轴疲劳寿命预测
01
应力-寿命法（S-N法）
通过测试不同应力和循环次数下材料的断裂寿命，建立应力与寿命的关
系曲线，用于预测曲轴的疲劳寿命。
02
局部应变法（ε-N法）
通过测量曲轴局部区域的应变和循环次数，计算材料的疲劳寿命。该方
法考虑了应力集中的影响，更适用于预测曲轴的疲劳寿命。
03
有限元分析（FEA）
曲轴疲劳损伤机制
弯曲疲劳
由于周期性的弯矩作用，曲轴在应力集中的位置（如轴颈和曲拐的过渡区域）容易发生弯曲疲劳
断裂。
扭转疲劳
周期性的扭矩作用使曲轴在轴颈和曲拐的过渡区域产生剪切应力，可能导致扭转疲劳断裂。
热疲劳
由于温度变化引起的热应力，可能导致曲轴材料内部产生微裂纹，进而扩展形成疲劳裂纹。
详细描述
该案例针对曲轴的结构和工艺参数进行了优化设计，如改变曲轴的形状、增加加强筋等。通过有限元分析和疲劳试验验证了优化设计的有效性，发现这些改进能够显著提高曲轴的抗疲劳性能和疲劳寿命。
05
结论与展望
疲劳分析在MSC柴油发动机曲轴设计中的重要性
疲劳分析是评估曲轴结构强度和寿命的关键手段，通过分析可以预测曲轴在不同工况下的疲劳损伤和断裂风险。
在船舶领域，柴油发动机曲轴作为船舶推进系统的关键部件，需承受高负荷和极端环境条件下的运转。
在发电机组领域，柴油发动机曲轴用于驱动发电机，要求具有高效率和可靠性。
02
疲劳分析基本原理
疲劳定义与分类
疲劳定义
疲劳是由于材料或结构在循环应力或应变下逐渐损伤和失效的现象。
疲劳分类
根据应力类型和循环特性，疲劳可分为高周疲劳和低周疲劳，其中高周疲劳是指循环次数大于10^4的疲劳，低周疲劳是指循环次数小于10^4的疲劳。

疲劳分析软件MSC Fatigue的工程应用

ａｒｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｒｅａｌｍｅａｓｕｒｅｄｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｄａｔａ．Ａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｎｏｍｉｎａｌｓｔｒｅｓｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓｓｕｓｔａｉｎｉｎｇｂａｒｈａｓｂｅｅｎｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂａｓｅｄｏｎＭＳＣＦａｔｉｇｕｅ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｆａｔｉｕｅｇｌｉｆｅｉｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔｔｏｔｈｅｒｅａｌｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅ．Ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｖｉｒｔｕａｌｆａｔｉｇｕｅａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｖｅｉｆｒｉｅｄ，ａｎｄｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ
ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｃｒｏｓｓｓｕｓｔａｉｎｉｎｇｂａｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｒｏｓｓｓｕｓｔａｉｎｉｆｅ；ｎｏｍｉｎａｌｓｔｒｅｓｓｍｅｔｈｏｄ；ｌｏａｄｓｐｅｃｔｒｕｍ；Ｓ— Ｎｃｕｒｖｅ

船用柴油机曲轴疲劳分析

力范围（ａ。该曲线是在应力比为一ＭＰ）１的情况下得到的，平均应力为０，因此应力范围等于最大应力的两倍。在双对
（ＡＣＥ技术）在产品的设计中已经大景地使用。其中有限元
技术已经成为一种不可或缺的分析工具。根据有限元技术分析获得的应力应变结果进行进一步的疲劳寿命设计已经在一些行业（汽车、船舶、航天航空、压力容器等）得如
线的功率的变化，实时功率的测量主要依据于直流母线电流电（压）该功率变化状况，态的提供了柴油机组油量的调节信号，，动油
１采用新的控制装置的ＲＧ耗油ｌＬ前者达到了５％的节油８，ＬＴ１。０
曲轴的疲劳寿命进行评估，先利用动力学仿真软件ＡＡＭＳ计算得到曲轴载荷谱，然后基于有限元分析结Ｄ
果的对曲轴进行疲劳计算分析。关键词：曲轴计算机辅助工程动力学仿真软件有限元分析
疲概劳述
曲轴是柴油机主要部件之一，在周期性变化的气体压力、运动质量惯性力以及力矩的作用下工作，其Ｐ部产生３，
该系统可用于改造现有砌ｒ也可安装在新造Ｒｒ上。它将Ｇ，］Ｇ
电机组在轻负荷状态时仍工作于全速状况下造成的高耗油状况。

01210_MSCFatigue疲劳分析标准教程

应对策略
提出了一些应对这些技术挑战的策略和建议，如加强跨学科合作、发展高效算法、建立标准验证流程等。
2024/1/26
37
THANKS
感谢观看
2024/1/26
38
32
MSCFatigue中多轴疲劳分析实现流程
进行多轴疲劳分析
运行多轴疲劳分析，得到结构的疲劳寿命、损伤分布等结果。
结果后处理
在MSC.Patran等后处理软件中查看和评估疲劳分析结果，为结构优化和寿命预测提供依据。
2024/1/26
33
07
总结与展望：提高MSCFatigue使用效率
2024/1/26
03
9
软件安装与启动步骤
2024/1/26
10
软件安装与启动步骤
2024/1/26
01
启动步骤
02
双击桌面上的MSCFatigue图标；
03
在弹出的启动界面中，选择相应的分析模块；
04
点击“启动”按钮，进入软件操作界面。
11
操作界面布局及功能区域划分
菜单栏
位于界面顶部，包含文件、编辑、视图、分析、工具等菜单项，用于执行基本操作和调用相关功能。
工具栏
位于菜单栏下方，提供常用功能的快捷按钮，方便用户快速执行命令。
模型树
位于界面左侧，以树状结构显示模型的组织结构，方便用户查看和编辑模型。
2024/1/26
属性窗口
位于界面右侧，显示当前选中对象的属性信息，支持用户对属性进行编辑和修改。
图形窗口
位于界面中央，用于显示模型的图形化表示，支持缩放、旋转、平移等操作。
2024/1/26
29

Fatigue教程

• 采用Spot Weld，可准确预测点焊的疲劳寿命，优化
点焊的数量和大小，从而降低制造成本，增加产品可靠性。
焊脚
热影响区域
MSC.Fatigue 焊接疲劳
• 预测薄壁结构的疲劳寿命，例如：包括很多点焊和缝焊的车身 • 利用MD Nastran和 MSC.ADAMS静力和动力结果 • 自动提取
• 系统级的部件疲劳寿命
– 疲劳寿命预测工具和有限元工具无缝集成
MSC.ADAMS
DAC
FES
计算 & 显示寿命或者损伤 MSC.Fatigue
4. MSC.Fatigue功能
全寿命分析 (S-N)
• 全寿命法，即通常所说的应力～寿命法或S-N方法，该方法并不严格区分裂纹产生和裂纹扩展，而是给出结构发生突然失效前的全寿命估计。 • 特色 – 雨流循环计数 – 名义应力修正 – 焊接结构 – 统计置信参数 – Palmgren-Miner 线性损伤 – 用户自定义循环 – 材料和部件的 S-N – 表面条件 – 安全系数分析 – 多轴状态指示
Hub Strain
• 便于：
time
物理应变片
– 获取难以测量位置处的信息 – 补充缺失数据和获得新数据
Hub Strain
• 降低验证Leabharlann 本time虚拟应变片
• 测试数据用于疲劳分析
多轴疲劳
• 预测结构在多轴应力状态下的疲劳寿命。与常用的单轴或比例载荷情况不同，多轴疲劳方法采用了非比例、多轴应力状态假设，并通过裂纹扩展法预估结构寿命，分析结构的安全系数。 • 多轴疲劳强调在非比例加载下的多轴应力应变状态 – 多轴应力状态下的塑性建模 – 四种临界面模型（Fatemi-Socie 等） – 使用多轴雨流计数的Wang-Brown方法 – 多轴安全系数分析 - Dang Van & McDiarmid 方法 – 损伤、寿命云纹图. – 损伤极坐标图

曲轴疲劳试验

曲轴疲劳试验曲轴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曲轴疲劳试验1.0目的本试验的主要目的的评估曲轴的疲劳强度。

试验是在专门的疲劳试验机上进行的，它通常是液压驱动，模拟发动机运行时曲轴上所受到的相应载荷。

这个疲劳试验是作为产品的认可依据试验件应该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。

试验的区间应该是曲轴的圆角，可以用不同的方法增加弯曲疲劳强度，例如滚压和淬水。

可以用EXCITE软件计算发动机运转期间的曲轴疲劳强度。

计算出曲柄销圆角最低安全安全系数（在最大疲劳破坏载荷），然后用于试验件的弯曲载荷试验的载荷确定。

这个意味着弯曲载荷的条件应该用于曲轴疲劳分析的基础上进行。

疲劳强度的分析应结合至少两个曲柄销的圆角区域的金相分析检测，另外曲柄销的圆角区域的微硬度测量也应该做，因为他决定于硬度型线。

曲轴截面上多点硬度测量结果进行。

2.0试验准备在发动机运转时，由计算可知，影响疲劳寿命的主要是弯曲载荷，扭矩对它的影响不是很大。

所以评价主要考虑弯曲疲劳。

2.1试验件的准备弯曲疲劳试验在脉动疲劳试验装置上进行。

曲轴被切成两部分，包括按两个主轴颈和一个曲轴轴颈为一个轴段单元，通常用第二曲柄做试验。

把这个单元的一个主轴销和一个曲柄销夹紧，试验载荷加在第二个轴承颈上，这里加载荷的向量应该在由主轴颈、曲柄销和无轴向力的中轴线确定的平面上。

————试验载荷可以通过一个可以在第二个主轴径处自由运动、具有节点的杆处来施加。

主轴销和曲柄销的夹具必须被设计成压紧力对轴销半径对压力外圆的影响可以忽略的装置，由此在夹具板与销之间的接触域对主轴颈和曲柄销必须有一个很小的距离，这个距离大于圆角半径的3.5倍。

3.0使用仪器和设备曲轴疲劳试验表1：最小仪器通道4.0试验方法4.1初始试验载荷展示在下面表1的初始的试验载荷是从运行的发动机条件中计算出来的：·最大张紧力来源于运转发动机条件下的惯性力·最大压力来源于压缩气体最大压力·载荷幅值是最大拉力和最小压力间差值的一半允许试验载荷应该覆盖最大拉力（出现在曲轴最大速度点）和最大压缩力（通常出现在发动机在最低转速时的峰值点火压力）的整个范围正常的曲轴载荷的计算是在发动运行处于时相关临界速度/载荷点上。

Msc.Fatigue疲劳分析实例指导教程

第三章疲劳载荷谱的统计处理3.1疲劳载荷谱的统计处理理论基础3.1.1数字化滤波频率分析的典型参量是功率谱密度（PSD），如像确定频率为4Hz对应的幅值的均方根值，只需要求取功率谱密度下对应的3.5-4Hz之间的面积。

3.1.2雨流计数法循环计数法：将不规则的随机载荷-时间历程，转化为一系列循环的方法。

3.2数据的导入与显示（1）新建：File>New（2）导入：Tools>Fatigue Utilities>File Conversion Utilities>Covert ASCII.dac to Binary...>Single Channel（设置，注意Header Lines to skip要跳过的行数）>exit（3）查看：Tools>Fatigue Utilities>Graphic Display>Quick Look Display1）放大：View>Window X，输入X的最值2）读取：①左击任何位置，状态栏显示②数据轨迹：Display>Track3）显示数据点：Display>Join Points；显示实线图：Display>Join4）网格和可选坐标轴：Axes>Axes Type/Grid5）显示某段时间信号的统计信息：Display>Wstats，放大3.3数字滤波去除电压干扰信号（1）载荷时间历程的PSD分析1）File>New2）Tools>Fatigue Utilities>Advanced Load Utilities>Auto Spectral density（2）信号的滤波1）Tools>Fatigue Utilites>Advanced Load Utilities>Fast Fourier Filtering2）比较滤波前后结果：Tools>Fatigue Utilities>Graphic Display>Multi-file Display（3）滤波稳定性检查：比较前后PSD，多文件叠加显示第四章应力疲劳分析4.2载荷谱块的创建与疲劳寿命计算（1）创建载荷谱块：Tools>Fatigur Utility>Load Management>Add an Entry>Block program （2）疲劳分析：Tools>Fatigue Utilities>Advanced fatigue utilities>选方法4.3零部件疲劳分析（1）导入有限元模型及应力结果：工具栏Import>Action、Object、Method，查看Results （2）疲劳分析1）设置疲劳分析方法：工具栏Analysis，设置2）设置疲劳载荷①创建载荷时间历程文件Loading info>Time History Manager②将有限元分析工况与时间载荷关联：Loading Info>Load case空白>Get/Filte result...3）设置材料的疲劳特性：Material info>Materials Database Manager>create...4）求解：Solution Params5）疲劳分析：Job Control6）查看寿命结果云图：Import Fatigue Result...>Action:Read results>工具栏Results查看7）寿命列表显示：Import Fatigue Result...>Action:List Results...>most damaged nodes （3）优化设计：Import Fatigue Results...>Action:Optimize....1）参数优化：Parameter optimization>Scaling factor>Recalculate2）材料优化：Material Optimization...>Recalculate3）灵敏度分析：Sensitivity analysis>Scaling factor比例因子....4）灵敏度分析结果：results Display>Sensitivity plot第五章应变疲劳分析5.2考虑残余应力的应变疲劳分析（1）导入有限元模型和应力分析结果（2）先不考虑残余应力的疲劳分析（3）考虑残余应力的疲劳分析1）设置疲劳分析方法：保留Material Info和Solution Params...的设置2）定义残余应力：Loading Info..>Static Load Case:2，单击enter。

基于MSC有限元分析的五缸往复泵曲轴疲劳强度校核

文章编号:　1005—0329(2008)10—0050—04基于MS C有限元分析的五缸往复泵曲轴疲劳强度校核叶晓琰,许国乐,蒋小平(江苏大学,江苏镇江　212013)摘　要:　针对五缸往复泵曲轴结构形状和受力情况都比较复杂的状况,通过对五拐三支承曲轴建立整体三维模型,在MSC.Patran/MSC.Nastran软件环境下对其进行有限元模态分析,并联合动力学仿真软件MSC.Ada m s对该曲轴进行瞬态动力学有限元分析,得到曲轴在工作循环中的最大危险点及其应力值,并利用这些数据进行疲劳强度校核。

提出了一种基于模态法瞬态有限元分析的曲轴疲劳强度校核的方法,为往复泵曲轴设计和疲劳强度校核计算提供了有价值的指导参考。

关键词:　往复泵;曲轴;有限元分析;疲劳校核中图分类号:　TH311 文献标识码:　AFa ti gue Strength Check i n g to Crankshafts used i n Rec i proca ti n g Pu m p Ba se on M SCF i n ite Ele m en t Ana lysisYE Xiao2yan,XU Guo2le,J IANG Xiao2p ing(J iangsu University,Zhenjiang212013,China)Abstract:　According t o the situati on that structure and stress of crankshaft used in five2cylinder reci p r ocating pu mp is comp lex. By establishing entire tridi m ensi onal s olid of crankshaft,finite ele ment modal analysis is operated byM SC.Patran/MSC.Nastran s oft w are.I n additi on,transient2dyna m ics analysis is operated by combining MSC.Ada m s s oft w are.Peril point and its stress are obtained,and fatigue intensity is calculated by using these data.A ne w method that fatigue intensity is checked by the modal method transient finite ele ment analysis is f ound.The guide and theories used in design of crankshaft and calculate of fatigue in2 tensity are p r ovided.Key words:　reci p r ocating pu mp;crankshaft;finite ele ment analysis;fatigue calculati on1　前言在大流量往复泵中,五缸泵的参数覆盖范围较三缸泵有明显优势,且流量不均匀系数明显小于三缸泵,效率也高。

8L265柴油机曲轴的疲劳分析及结构优化

农业装备与车辆工程2015年收稿日期：2015－04－07修回日期：2015－04－14doi ：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．08．0098L265柴油机曲轴的疲劳分析及结构优化肖森，于学兵，陈小雷（116023辽宁省大连市大连理工大学内燃机研究所）［摘要］以8L265柴油机的曲轴为研究对象，运用Pro ／E 软件对曲轴的整体进行了符合实际情况的建模，然后导入到有限元分析软件ANSYS－Workbench 中对其进行有限元分析，研究了整体曲轴的变形情况及应力分布情况，并对交变载荷作用下的曲轴进行了疲劳强度校核。

以曲轴的单拐模型为研究对象研究了轴颈过渡圆角处半径，轴颈过渡圆角形状等结构参数对应力集中效应的影响。

最后对曲轴整体进行了振动模态分析，分析了曲轴的自由模态振动，为以后的动力学分析打下良好的基础。

［关键词］曲轴；有限元；疲劳分析；优化［中图分类号］TK422［文献标志码］A［文章编号］1673-3142(2015)08-0034-05Fatigue Strength Analysis and Structure Optimization on 8L265Diesel Engine CrankshaftXiao Sen ，Yu Xuebing ，Chen Xiaolei（Institute of Internal Combustion Engine ，Dalian University of Technology ，Dalian City ，Liaoning Province 116023，China ）［Abstract ］In this paper ，the crankshaft of 8L265diesel engine was used as research object．First a 3－D model correspondingto practical conditions was set up by using Pro ／E．And then it was imported into ANSYS－Workbench and analyzed．The state of deformation and stress of the whole crankshaft was researched．The fatigue strength of the crankshaft was checked under alternat-ing loads．At the same time ，the single throw model of the crankshaft was used as research object ，the influence of structure pa-rameters on the stress concentration was studied such as the radius of the journal transition fillet ，the shape of the journal transi-tion fillet and so on．Finally the dynamic analysis was discussed．During the analysis ，the whole crankshaft was used as the tar-get ，and the vibration modal analysis was made．The results indicate the natural frequency and deformation of the crankshaft ，and lay a good foundation for dynamic analysis．［Key words ］crankshaft ；finite element ；fatigue strength analysis ；optimize0引言曲轴是柴油机中受力最复杂的零件之一，它承受着缸内气体的作用力、活塞连杆组往复质量惯性力和旋转质量惯性力，还承受扭转振动以及弯曲振动。

疲劳分析与MSC.Fatigue

+ a
+∞
0
& ⋅ f (a , y & )dy & y
马天飞
γ =∫
+ a
+∞
0
− 2 σ & ⋅ f (a , y & ) dy & = Y& ⋅ e 2σ Y y 2πσ Y
a2
24
Ø4
车辆随机振动理论及应用
四、正穿越a的期望频率
Ø 正穿越y＝0的期望频率为
+ γ0 =
二、平稳宽带过程的峰值分布
Ø 随机过程 Y(t) 的极大值（峰值）出现的平均频率称为极大值频率。 Ø 平稳宽带过程Y(t)的峰出现的条件是，在t时刻
& (t ) = 0 且 && y y (t ) < 0
马天飞
Ø 曲线关于直线是不对称的； Ø 当 a = σ Y 时，曲线有极大值； Ø 峰值 P非常小或非常大的概率很小，而且大多数峰值都出现在标准差附近。（例题3-2）
Ø 在dt时间内正穿越y＝a的平均次数为 γ dt 。 Ø 显然，当dt很小时，可以认为dt时间内正穿越y＝a的平均次数与dt内发生正穿越a的事件的概率是相等的。即
+ γa dt = dt ∫ +∞ 0
+ a
& ⋅ f (a , y & )dy & y
车辆随机振动理论及应用
四、正穿越a的期望频率
马天飞
11 12
Ø2
车辆随机振动理论及应用
二、窄带过程的理想化自谱
Ø 将响应过程的自谱曲线理想化成直线，用下式描述

曲轴的疲劳和模态分析

K —— 曲轴有效总不均匀度系数。由于曲轴圆角应力的增高是两个因素造成的, 一是半径过小造成局部应力提高; 二是曲柄形状复杂造成的应力不均匀。圆角形状系数可用两个系数的乘积表示: ∃P = ∃1 ∃2
∃p ——圆角弯曲形状系数, 由公式求得 ∃p = 1. 770 2 ∃1—— 因圆角半径过小引起的固有应力集中系数, 查参考文献[ 6] 得到 ∃1= 2. 2 ∃2——总应力不均匀度系数, 由下式确定:
∃2 = ∃p / ∃1 = 0. 805 这里近似取: K = ∃2= 0. 805
n=
-1
Kk !∀
a+
#
m
=
240. 23
69.
91
×
1. 1.
55 45
× ×
0. 0.
8 05 7 02
+
0. 333 3 × 36. 92
= 2. 45
考虑到多缸发动机曲轴一般扭转振动以及动载荷
r
2=
2. 1 ×
60 192
×(1
+
0. 3125) × 0. 06
×
(
2
800 × 60
2
)2 =
333 3. 4 N
( 2)
Pr2 =
mjz ( 1 +
R L
)
r
2=
1. 83 × 1. 312 5
×
0.
06
×
(
2800 × 60
2
)2 =
12390. 1 N
( 3)
3) 连杆大头的旋转惯性力 P r 3:
2003 年第 5 期
·25·
设计与计算