曲轴圆角滚压下的截面应力分布模拟和弯曲疲劳强度测试

曲轴圆角滚压下的截面应力分布模拟和弯曲疲劳强度测试(中文1300字,英文PDF)
1．简介
汽车的发动机曲轴需要能够承受大量的循环载荷。由于曲轴圆角附近的疲劳裂纹是汽车曲轴的主要故障机制之一，采用滚压工艺提高曲轴的疲劳寿命已被用于生产实际多年[3]。曲轴圆角的轧制过程使圆角表面附近产生压缩残余应力。压缩残余应力降低了圆角表面附近由于工作载荷产生的疲劳驱动应力，从而提高曲轴的疲劳寿命。许多科研人员已经曲轴的应力集中系数，应力强度因子和疲劳强度进行了研究[4-8]。在这些研究中，并没有考虑由于滚压产生的圆角附近残余应力对于曲轴的疲劳强度的影响。然而，由于机械部件的疲劳寿命受残余应力的影响，疲劳分析应该考虑残余应力，以便准确地预测部件的疲劳寿命。神村[9]和马卢夫等人[10]进行了通过滚压增加铸铁缺口圆棒疲劳强度的实验数据测定，而Kloos等[11]和Richards等人[12]则采用钢缺口圆棒的进行了相关的实验测定。Courtin等[13]和Gardin等人[14]利用数值计算方法，推导了对圆棒切口附近的裂纹产生和扩展部位进行轧制的有益影响。然而，由于几何形状不同，带缺口圆柱杆和滚压后的曲轴部分的残余应力分布相比有较大的差异。