Прогнозирование усталостной долговечности коленчатых валов автомобильных и тракторных двигателей

• Автор: Куделя, Илья Николаевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 151 с. : ил

Содержание
Введение

Глава 1. Анализ методов расчёта коленчатых валов и задачи

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Причины и виды разрушений коленчатых валов

1.2. Обзор работ по расчёту и исследованиям напряженно-деформированного состояния коленчатых валов

1.3. Обзор работ по исследованиям концентрации напряжений в коленчатых валах

1.4. Обзор работ по прогнозированию усталостной долговечности коленчатых валов

Глава 2. Разработка моделей усталостного разрушения

ДЛЯ РАСЧЕТА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВС

2.1. Модели усталостного разрушения при объемном напряженном состоянии
2.2. Анализ конструктивных параметров коленчатых валов ДВС
2.3. Математические модели коэффициентов, необходимых для оценки усталостной прочности коленчатых валов ДВС
2.3.1. Эмпирические зависимости для определения коэффициентов концентрации напряжений в галтели при переходе от щеки в шейку
2.3.2. Математические модели коэффициентов, учитывающих концентрацию и неравномерность распределения напряжений в шейках коленчатых валов
2.3.3. Определение коэффициентов, учитывающих влияние абсолютных размеров детали

2.3.4. Определение коэффициентов, учитывающих влияние состояния поверхности
2.3.5. Определение коэффициентов, учитывающих влияние постоянной составляющей цикла напряжений
2.3.6. Оценка адекватности разработанных математических моделей
Г лава 3. Методики расчетов на усталостную прочность
И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ долговечности коленчатого ВАЛА ДВС
3.1. Расчет эквивалентной системы
3.2. Определение моментов, действующих в опорных сечениях коленчатого вала
3.3. Определение нагрузок, действующих в кривошипно-шатунном механизме
3.4. Определение запасов прочности элементов коленчатого вала при циклическом нагружении
3.4.1. Расчет щек
3.4.2. Проверка адекватности предлагаемого метода расчета щек
3.4.3. Расчет шеек коленчатого вала
3.4.3.1. Расчет коренных шеек
3.4.3.2. Расчет шатунных шеек
3.5. Сравнение предложенного метода расчета коленчатого вала ДВС
с расчетами МКЭ по разрезной и неразрезной схемам
3.6. Оценка усталостной долговечности при нестационарном нагружении

Глава 4. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного СОСТОЯНИЯ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

4.1. Объекты исследований
4.2. Цель и задачи исследований
4.3. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния коленчатого вала ДВС
4.3.1. Оценочные параметры и аппаратура для испытаний
4.3.2. Оценка погрешности исследований напряженно-деформированного состояния коленчатого вала
4.3.3. Результаты экспериментальных исследований и их анализ
4.4. Экспериментальные исследования долговечности коленчатого вала ДВС
4.4.1. Прогнозирование долговечности коленчатых валов по результатам усталостных испытаний
4.4.2. Результаты усталостных испытаний коленчатого вала дизеля Д144 и их анализ
Выводы И РЕЗУЛЬТАТЫ
Список ЛИТЕРАТУРЫ

при действии напряжений как с амплитудой 5], так и с амплитудой 53. Поэтому в дальнейшем предполагается, что все зародыши повреждений, возникших при действии напряжений с амплитудой 5), продолжают развиваться при действии напряжений как с той, так и с другой амплитудой. Полная накопленная повре-жденность будет равна сумме приращений повреждаемости от действия напряжений с амплитудой 53. Удобный способ суммирования приращений повреждаемости заключается в определении эквивалентного числа циклов напряжения с амплитудой 5Ь соответствующего такой же повреждаемости, которая возникает после действия пг( 1 - а) циклов напряжения с амплитудой 53. Если это удается определить, то можно оценить повреждаемость, анализируя лишь одну кривую 53. Таким образом, при использовании этой гипотезы необходимо знать предельное число циклов до разрушения с одной амплитудой 53.
Кортен и Долан получили следующее выражение для оценки числа циклов до разрушения в случае нагружения повторяющимися блоками, в которых чередуются напряжения нескольких разных амплитуд
(ЛД,Ь =-----------------------^--------------------7, (1.6)
а1+а2(а2/а|) +а3 (о3/а,) + ... + аг(а,/аД
где (Л^)у— общее число циклов до разрушения в условиях действия напряжений
с изменяющейся амплитудой; с( - постоянная материала (для стали
(I — 6,2...6,9; <7ср = 6,57); У) - число циклов до разрушения при действии
напряжений с наибольшей амплитудой ац аь а2, ..., а, - относительные доли
числа циклов напряжений с амплитудами аь а2, ..., а, соответственно. Очень
важно отметить, что в гипотезе Кортена - Долана можно принять, что
напряжение С] в эксплуатации вообще не возникает, т.е. а.1 = 0. Другими
словами, число циклов У) до разрушения с постоянной наибольшей амплитудой
О] можно получить при натурных испытаниях коленчатых валов.
Напряжения ст2, ..., с, можно определить, зная распределение времени работы двигателя в эксплуатации. Наиболее вероятные режимы работы трактор-