船舶柴油機(jī)軸系裂紋檢測(cè)中的有限元分析應(yīng)用研究.pdf

1、本文主要以有限元軟件ANSYS為基本分析工具，以含裂紋的柴油機(jī)曲軸為研究對(duì)象，引入ANSYS參數(shù)化語(yǔ)言APDL編程技術(shù)和MATLAB數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，對(duì)裂紋的磁記憶檢測(cè)中涉及到的曲軸應(yīng)力分布進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，對(duì)渦流檢測(cè)中的傳感器附近電磁場(chǎng)進(jìn)行低頻諧性電磁場(chǎng)分析，將裂紋產(chǎn)生機(jī)理、磁記憶檢測(cè)、軸系應(yīng)力有限元分析、渦流檢測(cè)、電磁場(chǎng)數(shù)值模擬有機(jī)結(jié)合，為促進(jìn)電磁無(wú)損檢測(cè)方法在船舶柴油機(jī)軸系裂紋探傷中的應(yīng)用作初步探索。 首先，分析了船舶柴油機(jī)

2、曲軸裂紋的幾種不同形式：微炸紋、燒瓦裂紋和疲勞裂紋等三種常見(jiàn)裂紋，指出疲勞裂紋是引起造成曲軸斷裂的主要原因之一，同時(shí)給出了預(yù)防曲軸裂紋的一些措施。總結(jié)了軸類零件應(yīng)力計(jì)算的四種常用方法。比較了求解電磁檢測(cè)問(wèn)題的兩種不同方法，以麥克斯韋電磁方程組為依據(jù)，引入輔助變量動(dòng)態(tài)矢量A和標(biāo)量Φ求解電磁場(chǎng)邊值問(wèn)題，推導(dǎo)了電磁場(chǎng)問(wèn)題的有限元解法和后處理問(wèn)題。 其次，在對(duì)曲軸有限元模型進(jìn)行規(guī)范化研究的基礎(chǔ)上，利用APDL語(yǔ)言編制了曲軸的參數(shù)化分析模

3、塊，實(shí)現(xiàn)了曲軸建模參數(shù)化，提高了有限元分析的工作效率。本文從裂紋的發(fā)展初始階段應(yīng)力集中區(qū)域著手，利用ANSYS軟件APDL編程方法建立柴油機(jī)曲軸模型，施加與實(shí)際運(yùn)行相似的模擬受力和約束狀態(tài)，計(jì)算出曲軸應(yīng)力分布。根據(jù)分布狀態(tài)指導(dǎo)磁記憶檢測(cè)傳感器的布置和檢測(cè)，可較為準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)曲軸裂紋。 最后，基于阻抗分析方法，建立裂紋特征與渦流信號(hào)的檢測(cè)模型，以確定檢測(cè)線圈的阻抗變化。采用ANSYS建立二維有限元模型，求解工件表面的渦流電磁場(chǎng)分布，