连杆准动态应力分析[外文翻译].rar

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连杆准动态应力分析

P S Shenoy and A Fatemi_
Department of Mechanical, Industrial, and Manufacturing Engineering, The University of Toledo, Toledo, Ohio, USA
The manuscript was received on 25 June 2005 and was accepted after revision for publication on 6 February 2006.
DOI: 10.1243/09544062JMES105

摘要：汽车内燃机连杆是受到复杂负荷的大批量生产的零部件。对连杆的合理优化，是近年来汽车工业提高发动机燃油效率的关键，使精确了解连杆在使用条件下的外加负荷和应力成为必要。本研究首先对一种典型的连杆在使用条件下进行静力分析，然后在准准动态条件下利用有限元分析记录一个其运行周期的应力变化。并在此应力周期基础上，研究了在使用条件下连杆不同位置的弯曲应力和轴向力的应力比变化和均值。连杆的轴向载荷和应力测试和分析表明了弯曲应力和多轴向应力状态下的关键区域，比较了有限元的静力分析和一般情况下的应力分析，表明了两种分析方法下应力相当大的差异。
关键词：连杆负荷分析 连杆应力分析

1. 引言
汽车内燃机连杆是一种大批量生产的重要零件。它是将活塞往复运动产生的推力转换成曲柄旋转运动的力，并受到复杂的负荷。它在惯性力作用下，需要在燃烧过程中经历108-109次高负荷的压缩力和伸张力循环。因此，这个零件的耐久性是至关重要的。通常在设计过程中需要考虑其最坏条件下的负荷。文献[1-2]研究表明，连杆设计时需要考虑最大惯性力对应的拉应力是一个极限条件，而压缩性气体产生的最大转矩对应的压应力是设计的另一个极限条件。近年来，对汽车燃油效率有了更高的要求。发动机连杆的优化是燃油效率的关键。然而，实现这个零件的合适优化，就必须对连杆在使用条件下的外加载荷和产生的应力有更精确的了解。
惯性力是一个随时间变化的量，并且和连杆惯性载荷和活塞的装配相关。如此复杂的结构形式很自然的就会有很多疑问。例如，是否连杆两端的峰值应力就代表了最恶劣的应力情况？弯曲应力和轴向力作用下是否会产生比单一的轴向力更大的力？此外，很少有关于抗弯刚度要求或者弯曲应力范围和多轴向力的参考信息。