某型柴油机连杆结构强度分析研究

论文摘要

柴油机自面世发展一百多年其在动力机械中的重要性有增无减,在科技日新月异的今天仍被作为原动机而广泛应用。柴油机的连杆是其非常重要的构件和主要传动件,其结构形状和受力情况都很复杂。连杆的可靠性和寿命在很大程度上影响着柴油机的可靠性和寿命。对连杆的结构分析,至今国内外已有大量的文献。有限元法是近些年来发展迅速,也是计算力学各种方法中影响最大、应用最广泛的一种数值计算方法,是现在国内外进行结构分析普遍采用的方法。而对于连杆的有限元分析的精细化是连杆强度分析的发展方向。本文以某中速柴油机连杆为研究对象,利用三维建模软件Pro/E建立了传统的一体的有限元模型,对连杆受力情况,进行了详细的静力分析；而后,又建立了包括小端衬套、轴瓦、连杆、大端盖和连杆螺栓在内的连杆装配体复杂模型,对于模型的复杂特征做了简化,使用hypermesh划分了有限元网格,导入ANSYS利用三维接触有限元法对连杆的精细模型在受最大拉力和最大压力工况下进行了应力分析,并分析了连杆内各接触面间的应力及应变；最后本文搭建了试验台架,设计了静力拉压实验,测量了次连杆若干重要点的应变情况,从而得到了在各拉力压力作用的情况下,各点的应力情况。然后对照试验,用传统的静力方法和接触有限元法分别计算了若干工况下连杆的应力,将各测点的计算值与试验值相比较,得出两种计算方法所得的连杆受力趋势符合试验实测结果,主要考查点应力的计算值与实测值误差较小,本文的计算方法和结果具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 连杆的受力分析及载荷的处理
• 1.2.2 有限元在工程应用的发展
• 1.2.3 连杆应力和变形分析
• 1.2.4 连杆的疲劳强度校核
• 1.2.5 连杆的强度实验研究
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 连杆模型的建立与仿真计算
• 2.1 连杆模型的建立
• 2.2 有限元计算方法
• 2.3 ANSYS有限元应力计算
• 2.3.1 柴油机连杆及相关结构参数
• 2.3.2 连杆的载荷计算
• 2.3.3 网格划分及材料属性
• 2.3.4 约束方程
• 2.3.5 连杆受拉工况计算分析
• 2.3.6 连杆受压工况计算分析
• 2.4 连杆疲劳强度校核
• 2.5 本章小结
• 第3章 连杆的有限元接触分析
• 3.1 概述
• 3.2 精确三维模型与网格的划分
• 3.3 有限元接触单元的建立与设置
• 3.4 拉压工况的应力分析及比较
• 3.4.1 受最大拉力的应力分析及比较
• 3.4.2 受最大压力的应力分析及比较
• 3.5 拉压工况的接触分析
• 3.5.1 接触应力分析
• 3.5.2 接触位移分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 连杆应力测量实验
• 4.1 实验力学研究在内燃机研究中的重要性及应用
• 4.2 实验目的和要求
• 4.3 实验设备
• 4.4 实验过程及注意事项
• 4.4.1 应变片的粘贴
• 4.4.2 桥路的选择与连接
• 4.4.3 试验台架的搭建及连杆的安装
• 4.4.4 连杆的拉压过程
• 4.5 实验结果与分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢