[发明专利]一种用于确定发动机连杆强度的方法

说明书

本发明属于分析测试技术领域，特别涉及一种连杆强度确定方法。一种用于确定发动机连杆强度的方法，包括以下步骤：A.三维建模；B.有限元网格划分；C.定义接触对；D.定义材料属性；E.定义载荷及边界条件；F.设置工况及对应模型；G.分析判断；H.高周疲劳分析工况及结果分析。本发明运用有限元计算方法，利用计算机对发动机连杆进行计算分析。与试验方法相比，本发明成本低、灵活度好、周期短、精度高、应力结果分布直观，可以在发动机设计过程中，样机制造之前，对连杆的强度进行计算，可减少开发过程中的试验次数，降低试验成本，提高发动机开发速度。

技术领域

本发明属于分析测试技术领域，特别涉及一种连杆强度确定方法。

背景技术

发动机中的连杆连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆组由连杆体、连杆大头盖、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓(或螺钉)等组成。连杆组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，因此连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用。连杆必须有足够的疲劳强度和结构刚度。疲劳强度不足，往往会造成连杆体或连杆螺栓断裂，进而产生整机破坏的重大事故。若刚度不足，则会造成杆体弯曲变形及连杆大头的失圆变形，导致活塞、汽缸、轴承和曲柄销等的偏磨。

连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。为保证连杆零件使用的可靠性、安全性，需要对连杆的疲劳强度和结构刚度进行承受力测试。现有技术通过实验对连杆进行破坏，从而对连杆的强度进行模拟与预测。该方法测试操作过程较为繁琐，测试效率慢，从而导致测试人员的劳动强度大，并且测试时间长。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于确定连杆强度的理论研究方法，从而避免单纯的传统的实验方法。

本发明的技术方案是：一种用于确定发动机连杆强度的方法，包括以下步骤：

A.三维建模。

建立连杆装配体及活塞销的三维模型，其中，所述连杆装配体包括：连杆体，连杆盖，螺栓，上下轴瓦以及衬套。

B.有限元网格划分。

对上述各模型按垂直于连杆大头孔轴线的对称面取一半进行有限元网格划分。对所述连杆体的杆身与大、小头过渡区域进行网格加密。

C.定义接触对。

C1.所述连杆体大头孔与所述轴瓦、所述连杆体小头孔与所述衬套为接触小滑移过盈配合。定义所述连杆体大头孔与所述轴瓦径向过盈量的最大、最小值。定义所述连杆体小头孔与所述衬套过盈量的最大、最小值。

C2.采用刚性体圆柱模拟曲柄销，所述上下轴瓦与所述曲柄销为接触小滑移间隙配合。所述衬套与所述活塞销为接触小滑移间隙配合。

C3.所述连杆体与所述连杆盖之间为接触。

C4.所述螺栓与所述连杆体、所述连杆盖之间TIE连接，所述上下轴瓦采用TIE连接。

D.定义材料属性。

对所述步骤A中的各模型赋予材料属性。所述材料属性包括：弹性模量、密度、泊松比。

E.定义载荷及边界条件。

对以下参数进行设置：所述螺栓最大、最小预紧力，最大气缸压力，发动机最高转速ω，曲柄半径R，所述连杆体大、小头孔中心距的长度L_conrod，所述连杆体大头孔中心到所述连杆体质心点的距离L_rs，活塞装配体的质量M，其中，所述活塞装配体包括：活塞、活塞环及卡扣。

a.取一半的所述螺栓，对所述螺栓施加其最大/最小预紧力的一半。

b.约束所述曲柄销6个自由度。