本文關(guān)鍵詞：船用柴油機(jī)機(jī)體動(dòng)態(tài)應(yīng)力分析方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 柴油機(jī)機(jī)體是整個(gè)柴油機(jī)的骨架和基礎(chǔ),它在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承受復(fù)雜載荷,這些載荷的大小、方向隨工況和曲軸轉(zhuǎn)角不斷變化,有些力的作用點(diǎn)也在不斷變化。而機(jī)體的可靠性對整個(gè)柴油機(jī)的性能有著重要的影響,它基本上決定著整個(gè)柴油機(jī)的使用壽命,單純對機(jī)體進(jìn)行靜態(tài)的應(yīng)力分析已無法滿足現(xiàn)階段柴油機(jī)設(shè)計(jì)的需求,對機(jī)體進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)力的分析顯得格外重要。 本文進(jìn)行了6L16／24型柴油機(jī)機(jī)體動(dòng)態(tài)應(yīng)力分析方法的研究,分別從理論計(jì)算和試驗(yàn)測試兩方面進(jìn)行。主要工作及結(jié)論如下： 1)在保證計(jì)算精度與計(jì)算速度的前提下,對6L16／24型柴油機(jī)機(jī)體實(shí)體模型進(jìn)行合理簡化,并建立了動(dòng)應(yīng)力計(jì)算的有限元模型。 2)運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS計(jì)算機(jī)體所受活塞側(cè)推力和各檔主軸承垂直分力及水平分力,作為機(jī)體加載的主要?jiǎng)討B(tài)載荷。 3)對6L16／24型柴油機(jī)機(jī)體有限元模型加載載荷、定義位移邊界條件,計(jì)算其在轉(zhuǎn)速1000rpm、單缸功率90kW的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)循環(huán)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力。 4)分析動(dòng)態(tài)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果,主要得出以下結(jié)論：從應(yīng)力云圖上看,柴油機(jī)機(jī)體高應(yīng)力區(qū)主要分布在氣缸套與機(jī)體的上下接觸表面以及主軸承座周圍且受動(dòng)態(tài)載荷影響較大；在各缸發(fā)火時(shí)刻附近,此缸氣缸套與機(jī)體的上下接觸表面、氣缸套與凸輪軸之間的薄壁以及相關(guān)的兩檔主軸承座周圍應(yīng)力達(dá)到最大值；在機(jī)體安裝罩蓋處拐角部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；柴油機(jī)飛輪附近應(yīng)力值較為穩(wěn)定,基本圍繞一個(gè)固定值上下波動(dòng)；柴油機(jī)前端箱體應(yīng)力較小,僅在與機(jī)體連接處有相對明顯應(yīng)力。 5)在僅考慮螺栓預(yù)緊力的情況下,分別采用溫度法和直接法對機(jī)體施加螺栓預(yù)緊力,從靜態(tài)應(yīng)力云圖上可看出兩種加載方法所得計(jì)算結(jié)果基本一致,在機(jī)體與軸承座側(cè)面連接處應(yīng)力較大,且越靠近中間檔軸承應(yīng)力越大,機(jī)體其他區(qū)域應(yīng)力較不明顯。 6)試驗(yàn)測試與計(jì)算結(jié)果對比 通過對6L16／24型柴油機(jī)機(jī)體進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)變的試驗(yàn)測試及缸內(nèi)壓力測試,并將測試結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比,驗(yàn)證了有限元計(jì)算方法的正確性。 本文創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)： 1)對于活塞側(cè)推力的加載,將其作用位置考慮為氣缸套與機(jī)體進(jìn)行裝配的上、下接觸環(huán)面上,在這兩部分表面分別建立剛性區(qū)域,用于連接表面所有節(jié)點(diǎn)至中心一點(diǎn),將活塞側(cè)推力加載在該點(diǎn)上。 2)對于氣體力對柴油機(jī)機(jī)體的作用,本文主要考慮當(dāng)氣體力作用于氣缸蓋下表面時(shí),缸蓋螺栓反作用力引起的氣缸套對機(jī)體在兩者接觸表面上所產(chǎn)生的作用力。采用有限元法模擬剛度試驗(yàn),得到螺栓聯(lián)接的相對剛度系數(shù),從而計(jì)算缸蓋螺栓動(dòng)態(tài)作用在氣缸套與機(jī)體接觸面上的均布載荷變化曲線。 3)采用多種計(jì)算分析軟件相結(jié)合的方法,充分發(fā)揮各軟件的優(yōu)勢：在前處理部分,利用HyperMesh軟件強(qiáng)大的前處理功能,方便準(zhǔn)確的完成動(dòng)應(yīng)力分析的前處理工作；機(jī)體動(dòng)態(tài)載荷的計(jì)算采用了多體動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS,比經(jīng)典計(jì)算方法更為精確的得出載荷大小；計(jì)算時(shí)采用RADIOSS求解器,進(jìn)行機(jī)體顯示動(dòng)力學(xué)分析。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī)機(jī)體 動(dòng)應(yīng)力 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：U664.121
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題的研究目的與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 研究方案15-17
• 1.3.1 技術(shù)路線15-16
• 1.3.2 各章主要內(nèi)容16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 第2章 有限元分析理論18-25
• 2.1 有限元法18-20
• 2.1.1 有限元法的一般步驟18-19
• 2.1.2 有限元方法的應(yīng)用范圍與優(yōu)點(diǎn)19-20
• 2.2 動(dòng)力學(xué)分析20-24
• 2.2.1 動(dòng)力學(xué)分析原理及方法20-23
• 2.2.2 軟件平臺23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第3章 機(jī)體動(dòng)態(tài)載荷分析與求解25-35
• 3.1 研究對象及主要參數(shù)25-26
• 3.2 載荷求解的基本理論26-27
• 3.3 ADAMS求解軸承力及側(cè)推力27-32
• 3.3.1 ADAMS多體動(dòng)力學(xué)分析的基本原理27-28
• 3.3.2 ADAMS求解機(jī)體載荷的基本步驟28-30
• 3.3.3 ADAMS求解軸承力及側(cè)推力的結(jié)果30-32
• 3.4 缸蓋螺栓動(dòng)態(tài)作用的求解32-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第4章 機(jī)體動(dòng)應(yīng)力的有限元分析35-72
• 4.1 建立柴油機(jī)幾何模型35-37
• 4.1.1 機(jī)體三維實(shí)體模型35
• 4.1.2 模型處理與簡化35-36
• 4.1.3 材料屬性定義36-37
• 4.2 有限元模型的建立37-38
• 4.3 軸承力及側(cè)推力的加載38-41
• 4.3.1 軸承力的加載38
• 4.3.2 側(cè)推力的加載38-41
• 4.3.3.缸蓋螺栓動(dòng)態(tài)作用的加載41
• 4.4 位移邊界條件定義41-42
• 4.5 求解42-44
• 4.5.1 求解及輸出選項(xiàng)設(shè)置42-43
• 4.5.2 求解43-44
• 4.6 結(jié)果分析44-66
• 4.6.1 曲柄轉(zhuǎn)角第12°結(jié)果分析46-48
• 4.6.2 曲柄轉(zhuǎn)角第114°結(jié)果分析48-49
• 4.6.3 曲柄轉(zhuǎn)角第154°結(jié)果分析49-50
• 4.6.4 曲柄轉(zhuǎn)角第250°結(jié)果分析50-52
• 4.6.5 曲柄轉(zhuǎn)角第278°結(jié)果分析52-53
• 4.6.6 曲柄轉(zhuǎn)角第372°結(jié)果分析53-54
• 4.6.7 曲柄轉(zhuǎn)角第396°結(jié)果分析54-55
• 4.6.8 曲柄轉(zhuǎn)角第554°結(jié)果分析55-56
• 4.6.9 曲柄轉(zhuǎn)角第652°結(jié)果分析56-57
• 4.6.10 應(yīng)力時(shí)間歷程結(jié)果分析57-62
• 4.6.11 第五缸應(yīng)力分布分析62-66
• 4.7 螺栓預(yù)緊力的計(jì)算66-71
• 4.7.1 螺栓預(yù)緊力的計(jì)算66-67
• 4.7.2 溫度法施加螺栓預(yù)緊力67-69
• 4.7.3 直接法施加螺栓預(yù)緊力69-70
• 4.7.4 螺栓預(yù)緊力計(jì)算結(jié)果對比70-71
• 4.8 本章小結(jié)71-72
• 第5章 柴油機(jī)氣缸壓力與應(yīng)變測試72-88
• 5.1 測試目的72
• 5.2 測試內(nèi)容72-73
• 5.3 測試系統(tǒng)73-74
• 5.4 測試原理74-76
• 5.4.1 電阻應(yīng)變片工作原理74-75
• 5.4.2 數(shù)據(jù)采集模塊75-76
• 5.5 測點(diǎn)布置76-77
• 5.6 測試步驟77-78
• 5.7 測試與計(jì)算結(jié)果對比78-87
• 5.7.1 氣缸壓力測試與計(jì)算結(jié)果對比分析78-79
• 5.7.2 應(yīng)變測試與計(jì)算結(jié)果時(shí)域?qū)Ρ确治?/span>79-83
• 5.7.3 應(yīng)變測試與計(jì)算結(jié)果功率譜對比分析83-87
• 5.8 本章小結(jié)87-88
• 第6章 結(jié)論與展望88-91
• 6.1 結(jié)論88-90
• 6.2 展望90-91
• 參考文獻(xiàn)91-95
• 致謝95-96
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文96

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