[发明专利]曲轴耐久疲劳分析方法、装置和可读存储介质

说明书

本发明提供了一种曲轴耐久疲劳分析方法、装置和可读存储介质，涉及发动机曲轴仿真技术领域，分析方法包括：识别曲轴的外部轮廓；获取曲轴的配件设置信息，基于配件设置信息生成曲轴配件等效参数并加载到曲轴上；对加载有曲轴配件等效参数的曲轴进行一维仿真，以确定出曲轴薄弱部位；对加载有曲轴配件等效参数的曲轴进行动力学分析，以计算出薄弱部位的载荷数据；基于载荷数据，对曲轴薄弱部位进行三维仿真，基于仿真结果确定出曲轴薄弱部位的疲劳安全系数。该种分析方法，较传统的全曲轴有限元网格划分建模并进行缩减处理要简单、快速，具有同样的精确程度。同时，避免了对整个曲轴的有限元分析，进一步简化了模型，提高了分析效率。

技术领域

本发明涉及发动机曲轴仿真技术领域，具体而言，涉及一种曲轴耐久疲劳分析方法、装置和可读存储介质。

背景技术

曲轴作为发动机最重要的部件之一，其与活塞和连杆构成曲柄滑块机构，将发动机各缸活塞的往复直线运动转换为曲轴系的旋转运动，它一方面承受着各缸气体的交变爆发压力，另一方面也承受着往复直线运动过程中的惯性力和离心力作用。因此，对曲轴的强度和疲劳耐久计算分析是一项重要的任务。目前对曲轴的分析一般较为简单，以连杆轴颈处受到的爆发压力作为唯一的边界载荷，这种计算方法只考虑弯矩对曲轴的影响而忽略扭矩的作用，从而造成计算结果的精度不够。同时，对整个曲轴系的网格划分和模型缩减是一项繁琐、费时的工作，对所有的工况和各个曲拐进行三维应力和疲劳分析，计算的工况多，计算模型庞大，过程复杂，缺少轴颈圆角精细化的子模型，分析的应力和疲劳结果粗糙。

因此，如何提出一种曲轴耐久疲劳分析方法既能提高对曲轴的分析精度，又能提高对曲轴的分析效率就成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

因此，本发明的一个目的在于提供了一种曲轴耐久疲劳分析方法。

本发明的另一个目的在于提供了一种曲轴耐久疲劳分析装置。

本发明的第三个目的在于提供了一种曲轴耐久疲劳分析系统。

本发明的第四个目的在于提供了一种可读存储介质。

为实现上述目的，本发明第一方面的技术方案提供了一种曲轴耐久疲劳分析方法，包括：识别曲轴的外部轮廓；获取曲轴的配件设置信息，基于配件设置信息生成曲轴配件等效参数并加载到曲轴上；对加载有曲轴配件等效参数的曲轴进行一维仿真，以确定出曲轴薄弱部位；对加载有曲轴配件等效参数的曲轴进行动力学分析，以计算出薄弱部位的载荷数据；基于载荷数据，对曲轴薄弱部位进行三维仿真，基于仿真结果确定出曲轴薄弱部位的疲劳安全系数。

根据本发明的技术方案提供的曲轴耐久疲劳分析方法，具体分析步骤为：对曲轴的外部轮廓进行识别。获取曲轴的配件设置信息，并基于配件设置信息生成曲轴配件等效参数加载到曲轴上。对加载有曲轴配件等效参数的曲轴进行一维仿真，以确定出曲轴薄弱部位。对加载有曲轴配件等效参数的曲轴进行动力学分析，从而计算出薄弱部位的载荷数据。并根据载荷数据，对曲轴薄弱部位进行三维仿真，基于仿真结果确定出曲轴薄弱部位的疲劳安全系数。本申请通过对曲轴的配件进行参数化设置，并将配件的参数加载到建模后的曲轴上，实现了参数替代了曲轴的配件，这样划分的网格就变少了，使得分析模型变得简单了，从而在对曲轴进行分析时，能够快速地得出分析结果，该种建模方法较传统的全曲轴(包括曲拐、飞轮、齿轮和减震器)有限元网格划分建模并进行缩减处理要简单、快速，具有同样的精确程度。在对曲轴建模后，先对曲轴进行一维仿真，能够快速找出曲轴薄弱部位，实现了曲轴薄弱部位的迅速获取，避免了曲轴在三维动力学分析中复杂的工况迭代。同时，获取曲轴薄弱部位后，只需要对该曲轴薄弱部位进行三维分析，从而避免了对整个曲轴的有限元分析，进一步简化了模型，提高了分析效率。

在上述技术方案中，曲轴耐久疲劳分析方法还包括：判断确定出的疲劳安全系数是否大于等于疲劳安全预设系数，若大于等于，则进行曲轴设计合理，仿真结束提示，若小于则进行曲轴设计不合理提示。