基于不同临界法预测曲轴疲劳极限载荷

以多款发动机的曲轴为研究对象,基于临界理论的不同方法并利用有限元法计算曲轴在弯矩载荷作用下应力集中处的应力分布并求解等效应力。通过这种等效处理,将预测曲轴的疲劳极限问题转化为求解应力集中处的等效应力问题,并结合已有的曲轴疲劳强度试验数据,对不同临界距离方法在工程实际应用中的适用性做出评价。研究结果表明:基于临界距离法可以准确预测不同圆角结构的曲轴的疲劳极限载荷,而基于临界点法在预测相同圆角结构的曲轴时具有较高的精度,但是在预测不同结构的曲轴的疲劳极限载荷时误差较大。

基于多轴疲劳理论的曲轴结构等效疲劳研究

采用有限元法,对曲轴进行弯矩载荷作用下的应力分析,并应用坐标变换法对应力集中区域内的应力状态进行分析,确定曲轴的临界平面位置和疲劳损伤的类型。在此基础上选择合适的多轴疲劳损伤模型对由同种材料、不同结构的曲轴的疲劳极限载荷进行预测。预测与试验结果对比表明:传统的名义应力法在预测同种材料、且圆角半径相同的曲轴疲劳极限载荷时具有较高的准确度,但是在预测不同圆角的曲轴的疲劳极限载荷时,误差较大;而采用经典的KBM多轴疲劳损伤模型,能有效准确地预测不同圆角的曲轴的疲劳极限载荷。