整体曲轴疲劳强度与自由模态有限元分析

整体曲轴疲劳强度与自由模态有限元分析的研究背景是内燃机曲轴的静、动态特性对发动机的可靠性和寿命有很高的要求，因此准确地得到曲轴的最大应力、最大变形、位置分布以及固有频率和振形对优化曲轴设计至关重要。由于传统非整体曲轴有限元模型与实际工况存在差异，导致分析结果误差较大，研究者吴武辉和黎水平提出了建立整体曲轴的有限元模型来更真实地反映曲轴的特性。 整体曲轴模型通过ANSYS有限元分析软件建立，以CA6102发动机曲轴为例，详细说明了有限元网格划分的方法和流程。为了提高计算精度，选择八节点六面体单元(SOLID45)对整体曲轴进行网格划分，并对关键应力区域采用局部控制的精细网格划分方法。整体曲轴模型相比1/2曲拐模型和单个曲拐模型，虽然计算精度更高，但需要更大的计算规模和更高的计算机性能。 曲轴的受载情况分析显示，曲轴在工作过程中承受多种力的作用，包括周期性变化的气体压力和往复惯性力等。通过动力学计算，得出曲轴不同转角下连杆轴颈载荷的数值，这些数据对后续的疲劳校核和动力学分析至关重要。 研究中还对曲轴在不同工作条件下的受载进行分析，确定了在发动机不同转角下连杆轴颈的受载状态，这对理解曲轴在工作中的受力情况、进行疲劳校核和疲劳寿命预测有重要意义。 研究得出的结论是，整体曲轴模型的有限元分析能够更准确地反映出曲轴的静、动态特性，为曲轴的优化设计提供了理论依据，并为动力学分析奠定了基础。这项研究工作为内燃机曲轴设计和分析提供了新的视角，并可能对内燃机整体性能的提升产生积极影响。