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《大连理工大学》 2011年
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基于有限元和多体动力学的柴油机曲轴系仿真分析

薛继凯  
【摘要】:曲轴是柴油机重要的部件,对曲轴进行仿真分析计算有着重要的意义。在计算机上运用多体动力学仿真分析曲轴的轴系具有很好的计算结果,是内燃机设计的发展方向。它不仅能够对曲轴进行优化与改性,还能分析曲轴的动应力等,对于曲轴强度的校核等也有很好的应用。 本文以某12V机车柴油机曲轴为研究对象对曲轴轴系进行动力学仿真分析,分析的方法是运用AVL-EXCITE动力学法与有限元法相结合的方法。首先建立曲轴,主轴承等关键部件的有限元模型,采用子结构法对其进行结构缩减,导入多体动力学分析软件。再在动力学软件中建立轴系非线性多体动力学模型,输入相应的参数后进行仿真分析。最后在有限元软件中将多体动力学结果恢复到有限元模型,进行一个工作循环下的曲轴动应力分析,最后校核其疲劳强度。 在动力学的分析中对内燃机实际工作情况进行模拟,通过对曲轴在一个工作循环的仿真不仅可以得到其动力响应特性,还能够进行主轴承载荷分析,分析得到各主轴承力、曲柄销力,轴心轨迹等,再通过应力恢复得到曲轴瞬态应力分布,找到危险截面,校核强度。另外通过扭振的仿真计算得到轴系的固有频率、自由端扭振振幅等。 在传统的计算方法中边界条件的复杂性与不够精确性困扰了很多设计工作者,而本文所采用的有限元与多体动力学相结合的方法就很好的避开了这些难题,大幅度提高了柴油机轴系在动态载荷作用下各零部件的响应分析的精度,对以后柴油机曲轴的设计和校核等具有指导意义。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TK421

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