柴油机连杆的有限元分析

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1、柴油机连杆的有限元分析

2、第12、计算过程ABAQUS软件是当今世界上较为通用的非线性计算分析软件。本计算中主要涉及的非线性过程主要包括螺栓预紧和轴瓦过盈。ABAQUS在计算分析中采用计算步（step）的概念，计算按实际工况过程主要分为四个主要步骤。2.1施加螺栓预紧力首先，在各螺栓头、螺母与连杆盖、连杆相接触的地方定义接触对；通过ABAQUS中专为模拟螺栓预紧提供的模型（*Pre-tensionsection）在每个螺栓中建立一个预紧面；最后在每个预紧面模型的参考点施加55kn的预紧力约束。2.2轴瓦过盈首先，在轴瓦与连杆（或连杆盖）相接触的地方定义接触对；通过*Clearance

3、定义尺寸过盈量（注：value值为负代表过盈，正代表间隙）。2.3~2.4分别施加惯性力（拉力）和爆炸压力载荷在这两个过程中，力通过小轴施加在连杆上，而约束限定在大轴上。由于轴与轴瓦之间存在着间隙，因此在这一过程中会有产生自由刚体运动的瞬间，这在有限元的静力分析中会导致计算不收敛而无法进行。解决的方法是在小轴和连杆上分别引入弹簧约束，只要选择较小的弹簧刚度系数，则既可限制自由刚体运动，又不会使最终结果产生大的误差。3、计算结果及分析3.1连杆应力与疲劳安全系数由于连杆是在交变载荷下工作，采用以下公式计算其疲劳安全系数：连杆应力见图2、3。最小疲劳安全系数见表2。图2连杆在装配与拉伸

4、载荷作用下应力分布图3连杆在装配与气体爆发压力载荷作用下应力分布杆杆身与连杆大端的过渡区2.1连杆杆身与连杆小端的过渡区2.3连杆杆身与螺栓头附近的过渡区2.3连杆杆身与螺母附近的过渡区2.3连杆小端的油孔2.53.2连杆杆身大头与连杆盖结合面处的接触压力图4为第一种方案连杆杆身与连杆盖结合面处在装配载荷+拉伸载荷下的法向应力分布，图为5第一种方案连杆杆身与连杆盖结合面处在装配载荷+压缩载荷下的法向应力分布，图中的红色区域表示失去接触。图4在装配与拉伸载荷作用下连杆杆身大头与连杆盖结合面处的接触压力图5在装配与气体爆发压力载荷作用下连杆杆身大头与连杆盖结合面处的接触压力图6为连

5、杆轴瓦与连杆大头在装配载荷+拉伸载荷下的压应力分布，从图上可以看出，连杆轴瓦与连杆大头的接触压力大部分面积都大于100Mpa。所以，在连杆工作载荷下，连杆轴瓦与连杆大头不会分离。图6为连杆轴瓦与连杆大头在装配载荷+拉伸载荷下的压应力分布图4、结论6.1采用42CrMoA设计的连杆,可以满足其设计工况。6.2在连杆工作载荷下，连杆杆身与连杆盖结合面处在所有工作载荷下的法向应力基本上都大于0Mpa，不会分离。6.3连杆大端孔处的变形在允许范围内。