基于多体动力学的曲轴疲劳分析.pdf

节选段落一：
E-mail：gaohaopeng@126.com
基于多体动力学的曲轴疲劳分析
高浩鹏，黄映云
（海军工程大学 船舶与动力学院，武汉 430033）
摘 要：基于多体动力学分析理论，建立了柴油机多刚体以及刚柔混合动力学分析模型；添加复杂边界条件，
考虑连杆、活塞等动力传递组件对曲轴强度的耦合影响，计算了曲轴的动态应力分布以及疲劳寿命，并通过有限
元方法对计算结果进行验证，得到该方法计算的准确性，为曲轴强度设计与校核奠定一定基础。
关键词：曲轴；多体动力学；应力；疲劳
曲轴作为动力传递组件的核心部件，对其强度
及疲劳分析必不可少。


节选段落二：
图2 气缸压力曲线
北京，2009年10月 高浩鹏等： 基于多体动力学的曲轴疲劳分析 110
图3 柴油机整机模型
1.2 多刚体以及刚柔混合模型的建立
本文运用 CAX技术对 TBD234V6柴油机整机
进行建模而后将其导入到机械系统动力学分析软
件中，其模型如图 3所示（图中隐藏了机体以及其
它非动力传递组件）。添加上文提到的边界条件并
形成柴油机动力学分析多刚体模型；并利用有限元
分析软件得到曲轴的模态中性文件（网格实体模型
如图 4所示，23444六面体单元， 28141节点），
并通过刚柔替换形成刚柔混合模型。


节选段落三：
图4 曲轴有限元实体模型
图5 多体动力学方法计算得到曲轴应力分布云图
图6 一个周期下应力时间历程曲线
2 曲轴的强度及疲劳分析
2.1 基于多体动力学的强度分析
基于多体动力学分析理论，结合有限元方法，
在刚柔多体完全建模之上分析得到曲轴的动态应
力分布，图 5是柴油机在额定工况下的应力最大时
的应力云图；由图中可以看出应力最大值为
110.8MPa，节点编号为 21583，该节点位于主轴颈
与曲柄臂过渡处。图 6 是截取了稳定工况下节点
21583应力曲线的一个周期。