連桿強(qiáng)度計(jì)算文獻(xiàn)綜述

1、連桿強(qiáng)度計(jì)算文獻(xiàn)綜述連桿強(qiáng)度計(jì)算文獻(xiàn)綜述1.1概述概述連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的運(yùn)動(dòng)部件之一，其質(zhì)量和強(qiáng)度直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和壽命。無論設(shè)計(jì)新型發(fā)動(dòng)機(jī)或?qū)袭a(chǎn)品進(jìn)行改造，都必須嚴(yán)格校核連桿的強(qiáng)度。連桿強(qiáng)度研究大都?xì)w于疲勞強(qiáng)度研究，其目的是關(guān)心連桿的工作壽命，考察其在反復(fù)承受交變工作應(yīng)力下的最小強(qiáng)度儲(chǔ)備，通常以安全系數(shù)的形式表示其次，連桿強(qiáng)度研究要考慮大小頭孔的變形，關(guān)心潤滑油膜能否正常建立。通常以這兩種方法考核連桿模型設(shè)計(jì)的合理性。研

2、究連桿強(qiáng)度的方法有試驗(yàn)和計(jì)算兩種。前者花費(fèi)時(shí)間長、費(fèi)用昂貴，且無法在概念設(shè)計(jì)階段進(jìn)行。理論研究和實(shí)踐證明，計(jì)算分析的方法對(duì)于預(yù)估連桿的強(qiáng)度具有很好的價(jià)值，并在發(fā)動(dòng)機(jī)的概念設(shè)計(jì)階段得到了廣泛的應(yīng)用，其中有限元法是最成功、最廣泛的方法。有限元法是把連續(xù)的彈性體劃分為有限大小的、彼此只在有限個(gè)點(diǎn)相連的、有限個(gè)單元的組合體來研究的。這種把實(shí)際連續(xù)體劃分為離散結(jié)構(gòu)的過程，叫做有限元離散化，這些有限大小的單元，稱為有限元，各單元間相連接的點(diǎn)，稱為節(jié)

3、點(diǎn)。目前，應(yīng)用最廣泛的有限元實(shí)質(zhì)就是先從單元分析入手，找出單元節(jié)點(diǎn)上對(duì)單元的作用力與單元節(jié)點(diǎn)位移、應(yīng)變、應(yīng)力的關(guān)系。整個(gè)有限元分析過程是先建立每個(gè)單元的剛度方程，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體分析，即組集聯(lián)系整個(gè)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)位移與結(jié)點(diǎn)載荷的總剛度方程。由于總剛度方程是包含有限個(gè)未知節(jié)點(diǎn)位移量的線性代數(shù)方程組，故可利用電子計(jì)算機(jī)來求解。最后根據(jù)所求得的各單元的節(jié)點(diǎn)位移，利用單元分析得到的關(guān)系，就可求出各單元的應(yīng)力和應(yīng)變。1.2.1有限元模型有限元模型由

4、于連桿模型較小，為了準(zhǔn)確考察連桿的應(yīng)力分布，所以模型采用整根連桿模型，對(duì)于應(yīng)力敏感區(qū)域和關(guān)心區(qū)域網(wǎng)格應(yīng)適當(dāng)加密；由于隨著四面體單元P2——壓緊軸瓦的預(yù)緊力NP″j——工作時(shí)連桿螺栓承受的工作載荷N4)連桿小端與襯套間的作用力。由于襯套(或活塞銷)是以一定的過盈量壓入小端孔內(nèi)所以存在著壓力。在工作時(shí)連桿小端溫度會(huì)升高使過盈進(jìn)一步增大壓力也增大。5)連桿大端軸承孔與軸瓦間作用力。連桿大端與軸瓦間存在著過盈配合力。在螺栓作用力的作用下大端軸瓦

5、被進(jìn)一步壓緊在大端內(nèi)孔表面。壓力的計(jì)算公式與式(3)～(4)類似。6)附加彎矩。由于制造誤差導(dǎo)致的桿身彎曲會(huì)產(chǎn)生附加彎矩。在實(shí)際的計(jì)算分析中忽略不計(jì)。根據(jù)式(1)～(4)可計(jì)算出連桿的各項(xiàng)載荷。目前，對(duì)于連桿有限元計(jì)算時(shí)對(duì)連桿大小頭作用拉伸與壓縮載荷的模擬主要有兩種方式：①沿圓周120均勻分布；②沿軸線方向均布或呈拋物線分布，沿圓周方向120或180呈余弦分布，其中又尤以沿軸線呈二次拋物線分布，沿圓周方向120范圍內(nèi)呈余弦分布的載荷邊界

6、條件形式應(yīng)用的最多。1.2.4位移邊界條件位移邊界條件位移邊界條件的作用是消除計(jì)算過程中連桿的剛性位移。連桿的位移邊界條件應(yīng)盡可能的接近實(shí)際情況，目前對(duì)于唯一邊界條件的施加還沒有統(tǒng)一的方式，用的最多的是連桿受慣性力時(shí)約束連桿下軸瓦內(nèi)側(cè)，連桿受壓力時(shí)約束連桿上周瓦內(nèi)側(cè)，約束點(diǎn)應(yīng)關(guān)于連桿軸向?qū)ΨQ。1.3計(jì)算結(jié)果的評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果的評(píng)價(jià)1.3.1疲勞安全系數(shù)法疲勞安全系數(shù)法三維有限元法可相對(duì)準(zhǔn)確地得到連桿的應(yīng)力分布，通過應(yīng)力分布可以采用一定的方法