通過FEA、MBS 和 FEMFAT 對曲軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度分析.

1、斯太爾中國工程技術(shù)中心斯太爾中國工程技術(shù)中心通過通過FEA、MBS 和和 FEMFAT 對曲軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度分析對曲軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度分析Date: July 2007Author: Robert Wahlmller2主題主題Date: July 2007Author: Robert Wahlmller3通過通過FEA和和MBS改進(jìn)的動態(tài)仿真改進(jìn)的動態(tài)仿真有限元分析有限元分析 (FEA) 線形，彈性的結(jié)構(gòu)（線形，彈性的結(jié)構(gòu)（很多自由度很多自由度DOF） 對非線性結(jié)構(gòu)的仿對非線性結(jié)構(gòu)的仿真如軸套或大范圍真如軸套或大范圍運(yùn)動物體是低效率運(yùn)動物體是低效率的的多體動力學(xué)仿真多體動力學(xué)仿真 (MBS) 對剛性

2、體是有限對剛性體是有限制的制的 (很少的自很少的自由度由度) 對非線性結(jié)構(gòu)的仿真對非線性結(jié)構(gòu)的仿真如軸套或大范圍運(yùn)動如軸套或大范圍運(yùn)動物體是物體是高高效率的效率的組合組合 FEA 和和 MBS 模型包含大型的線模型包含大型的線性的性的FE結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 對非線性結(jié)構(gòu)的仿對非線性結(jié)構(gòu)的仿真如軸套或大范圍真如軸套或大范圍運(yùn)動物體是運(yùn)動物體是高高效率效率的的Date: July 2007Author: Robert Wahlmller4動態(tài)模擬動態(tài)模擬 by FEA MBS FEMFAT 創(chuàng)建柔體的創(chuàng)建柔體的 FE 模型模型 定義接口點(diǎn)定義接口點(diǎn) (負(fù)載施加點(diǎn)負(fù)載施加點(diǎn))FE 模型分析模型分析 (Nast

3、ran with Sol 103) 模態(tài)模態(tài)(*.mnf 包含頻率和模態(tài)包含頻率和模態(tài) ), 模態(tài)應(yīng)力模態(tài)應(yīng)力(*.op2 )輸入輸入 FE 結(jié)構(gòu)到結(jié)構(gòu)到 MBS 連接柔體到剛體連接柔體到剛體計(jì)算混合計(jì)算混合 FE-MBS-EHD 系統(tǒng)系統(tǒng)輸出為基于時間的模態(tài)響應(yīng)輸出為基于時間的模態(tài)響應(yīng) (模態(tài)坐標(biāo)模態(tài)坐標(biāo)q)NASTRAN /ABAQUSADAMS /RECURDYN輸入模態(tài)載荷到輸入模態(tài)載荷到 FEMFAT 模態(tài)應(yīng)力模態(tài)應(yīng)力, 模態(tài)響應(yīng)模態(tài)響應(yīng) (q)多軸疲勞分析多軸疲勞分析 in FEMFAT包括靜態(tài)和振動載荷的分布包括靜態(tài)和振動載荷的分布FEMFAT123456Date: July 2

4、007Author: Robert Wahlmller5模態(tài)模態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)?瞬態(tài)瞬態(tài)?計(jì)算效率計(jì)算效率數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)量載荷譜載荷譜動力學(xué)效應(yīng)動力學(xué)效應(yīng)外加很高的外加很高的模型靈活性模型靈活性動態(tài)模擬動態(tài)模擬 by FEA MBS FEMFAT Date: July 2007Author: Robert Wahlmller6導(dǎo)言導(dǎo)言在主軸承中的油膜 (EHD: elasto-hydrodynamic oil film model)目標(biāo):考慮曲軸彎曲線盡可能的精準(zhǔn)步驟:線性反應(yīng)的結(jié)構(gòu) (FE) CMS: Modal Reduction Sol103 Component Mode Synthesis大

5、范圍非線性位移 (MBS)基于模態(tài)的疲勞壽命計(jì)算 (FEMFAT MAX)Date: July 2007Author: Robert Wahlmller7rp= xK +sp + up剛性體運(yùn)動剛性體運(yùn)動柔性體變形柔性體變形固定的參考坐標(biāo)固定的參考坐標(biāo)非變形的非變形的變形的變形的xKspupPP點(diǎn)位置點(diǎn)位置:Ku =uKuI接口節(jié)點(diǎn)的自由度接口節(jié)點(diǎn)的自由度 (保留的節(jié)點(diǎn)自由度保留的節(jié)點(diǎn)自由度), 這這些節(jié)點(diǎn)的作用是使力和位移施加到些節(jié)點(diǎn)的作用是使力和位移施加到MBS上上內(nèi)部節(jié)點(diǎn)內(nèi)部節(jié)點(diǎn) (沒有邊界條件施加到?jīng)]有邊界條件施加到MBS上上)接口節(jié)點(diǎn)接口節(jié)點(diǎn)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)位移向量的分解位移向量的分

6、解在在MBS中柔性結(jié)構(gòu)的描述中柔性結(jié)構(gòu)的描述Date: July 2007Author: Robert Wahlmller8u = q=I0 NqN=* CuIuKqC (=uK)uphysical coordinates 物理坐標(biāo)物理坐標(biāo) qModal (Generalized) Coordinates 模態(tài)坐標(biāo)模態(tài)坐標(biāo) 變換矩陣，包含部件模態(tài) 假定假定: 柔體具有小的變形柔體具有小的變形 = 部件模態(tài)的線性疊加部件模態(tài)的線性疊加 C約束模態(tài)Constraint Modes矩陣 N固有模態(tài)Normal Modes矩陣Component Mode Synthesis 部件模態(tài)合成部件模態(tài)合成

7、(Craig Bampton Method)Date: July 2007Author: Robert Wahlmller9 C = 約束模態(tài)約束模態(tài)Constraint Modes矩陣矩陣Constraint Modes = 當(dāng)賦予每個保留自由度單位位移，并且其它的保留自由度鎖定的時候，所產(chǎn)生的靜態(tài)形狀。uI= CqC (=uK)*uIxx uI1=C12 xx xx xx uI2=C22 xx xx . . . . xx uIn=Cn2 xx xx 1000=*Example: 2d-beam2 個接口節(jié)點(diǎn)包含個接口節(jié)點(diǎn)包含 2 個自由度個自由度 4 Constraint Modes111

8、1Component Mode Synthesis: Constraint Modes 約束模態(tài)Date: July 2007Author: Robert Wahlmller10 N = 固有模態(tài)Normal Modes矩陣固有模態(tài) = 在鎖定保留的自由度的情況下，所得到的自振模態(tài)。uI= NqN *j ji 是特征值問題的求解是特征值問題的求解KII - l2 MII j ji = 0Example: 2d-beamFirst three normal modes對于對于 n 個內(nèi)部自由度個內(nèi)部自由度 存在存在 n 個固有模態(tài)個固有模態(tài)!通常只有一小部分的固有模態(tài)可以描述動態(tài)疲勞安通常只有一

9、小部分的固有模態(tài)可以描述動態(tài)疲勞安全系數(shù)。全系數(shù)。jj1 1|j|j2 2|.|.Component Mode Synthesis: Normal Modes 固有模態(tài)Date: July 2007Author: Robert Wahlmller11fK0+=eg.: dof 100.000.uKuI.uKuIKKKKKIKIKKIIMKKMKIMIKMIIfK0KKKKKIKIKKIIMKKMKIMIKMII+=I0 CT NTI0 CT NTI0 CT NTqCqN.I0 C NqCqNI0 C N部件模態(tài)合成的主要優(yōu)點(diǎn)部件模態(tài)合成的主要優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn)缺點(diǎn)模態(tài)坐標(biāo)仍然是被關(guān)聯(lián)的 (“質(zhì)量” 矩

10、陣不是對角線分布)= 高效率的時間綜合化要求一個對角矩陣!大大降低了柔體的自由度數(shù)量大大降低了柔體的自由度數(shù)量+=eg.: gc 100gK0qCqNKCCKCNKNCl l2qNqC.MCCMCNMNCIComponent Mode Synthesis 部件模態(tài)合成部件模態(tài)合成Date: July 2007Author: Robert Wahlmller12Additional Eigenvalue Analysis of the reduced systemKCCKCNKNCl l2= KMCCMCNMNCI= Mq = r1|r2|. q = R qleads to a system o

11、f uncoupled one mass oscillators K - W W2 M ri = 0diag 1 q + diag W W2 q = bRTM R q + RTK R q = RT gAfter CMSAfter CMSDegrees of freedom of the flexible body in the MBSx =DOF of the rigidbody motionxyzq qt ty yu = R qs s = S S R qModal coordinates of the elastic deformationq1q2 . .qN. .S S contains

12、the Modal Stresses according the Deformation Modes in matrix .Component Mode Orthogonalization 部件模態(tài)正交化部件模態(tài)正交化Date: July 2007Author: Robert Wahlmller13FE-Model of the Crankshaft 曲軸曲軸- Interface Nodes 接口節(jié)點(diǎn)接口節(jié)點(diǎn)123為附加質(zhì)量的接口節(jié)點(diǎn), 保留自由度保留自由度 = 1 - 6主軸承接口節(jié)點(diǎn), 保留自由度保留自由度 = 2,3,5,6連桿軸承接口節(jié)點(diǎn) , 保留自由度保留自由度 = 2,3支撐軸承

13、接口節(jié)點(diǎn) , 保留自由度保留自由度 = 1546Date: July 2007Author: Robert Wahlmller14接口節(jié)點(diǎn)的接口節(jié)點(diǎn)的FE模型模型 應(yīng)用徑向彈簧和剛性籠套（應(yīng)用徑向彈簧和剛性籠套（RBE2）來實(shí)現(xiàn)軸承力的加載）來實(shí)現(xiàn)軸承力的加載 徑向彈簧剛度的模仿徑向彈簧剛度的模仿: 拋物線形拋物線形接口節(jié)點(diǎn)接口節(jié)點(diǎn)Date: July 2007Author: Robert Wahlmller15接口節(jié)點(diǎn)的接口節(jié)點(diǎn)的FE模型模型 這種方法使剛度的局部增加（因這種方法使剛度的局部增加（因RBE2而產(chǎn)生）和振頻率的增加而產(chǎn)生）和振頻率的增加 1.0% 表面處的應(yīng)用表面處的應(yīng)用 (在

14、凹槽區(qū)域產(chǎn)生最大在凹槽區(qū)域產(chǎn)生最大應(yīng)力應(yīng)力) 剛度剛度: 最大靜態(tài)燃燒壓力最大靜態(tài)燃燒壓力 籠套和曲軸之間的位移籠套和曲軸之間的位移 0.5% 的軸承間的軸承間隙隙Date: July 2007Author: Robert Wahlmller16Torsional Damper 扭轉(zhuǎn)阻尼器扭轉(zhuǎn)阻尼器 FE模型的模態(tài)減少是無意義的模型的模態(tài)減少是無意義的 (在重要頻率域內(nèi)存在許多模態(tài)在重要頻率域內(nèi)存在許多模態(tài), 高模態(tài)密度高模態(tài)密度!) 僅扭轉(zhuǎn)模態(tài)是重要的僅扭轉(zhuǎn)模態(tài)是重要的!479 Hz481 Hz 應(yīng)用具有相應(yīng)質(zhì)量和剛度的剛性部件系統(tǒng)應(yīng)用具有相應(yīng)質(zhì)量和剛度的剛性部件系統(tǒng)-) 相同的共振頻率相同

15、的共振頻率 (扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)) -) 在共振頻率轉(zhuǎn)換方程的尖峰值大約在共振頻率轉(zhuǎn)換方程的尖峰值大約 3,5Date: July 2007Author: Robert Wahlmller17Two Mass Flywheel 雙質(zhì)量飛輪雙質(zhì)量飛輪 彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)彈簧和質(zhì)量系統(tǒng) (剛性部件剛性部件) 主和次質(zhì)量的連接通過應(yīng)用徑向約束主和次質(zhì)量的連接通過應(yīng)用徑向約束 (inline) 或是剛度或是剛度range 1limit stoprange 2M 主要質(zhì)量通過約束或是剛度進(jìn)行操縱主要質(zhì)量通過約束或是剛度進(jìn)行操縱 齒輪箱齒輪箱 / 試驗(yàn)臺軸的影響是主要的試驗(yàn)臺軸的影響是主要的 模態(tài)阻尼在操作點(diǎn)為模態(tài)阻尼

16、在操作點(diǎn)為 10% (典型典型) 扭曲和傾斜連接通過應(yīng)用非線性彈簧（從供應(yīng)商得到）扭曲和傾斜連接通過應(yīng)用非線性彈簧（從供應(yīng)商得到）Date: July 2007Author: Robert Wahlmller18邊界條件邊界條件 曲軸角度和轉(zhuǎn)動速度的方程曲軸角度和轉(zhuǎn)動速度的方程 模型在活塞氣體壓力下被激勵模型在活塞氣體壓力下被激勵 曲軸轉(zhuǎn)動速度的變更曲軸轉(zhuǎn)動速度的變更 轉(zhuǎn)速設(shè)置點(diǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)置點(diǎn) 平均轉(zhuǎn)速平均轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速設(shè)置點(diǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)置點(diǎn) (在兩個質(zhì)量飛輪的第二在兩個質(zhì)量飛輪的第二個個)Date: July 2007Author: Robert Wahlmller19 Reynolds 微分方程:tH2

17、H6ZpHZBDpHB2323jjj油膜模型油膜模型 (EHD)局部橢圓形微分方程 數(shù)學(xué)微分求解 (使最優(yōu)化)Navier Stokes 方程式方程式Dd油膜油膜yxH在軸承內(nèi)部因局部壓力使軸承套和銷在軸承內(nèi)部因局部壓力使軸承套和銷產(chǎn)生動態(tài)變形，并使油膜產(chǎn)生擠壓和產(chǎn)生動態(tài)變形，并使油膜產(chǎn)生擠壓和逐出。逐出。H(j,z) . 潤滑油縫隙幾何結(jié)構(gòu)dydxdz微分流體單元j軸銷傾斜位置軸銷傾斜位置Date: July 2007Author: Robert Wahlmller20油膜模型油膜模型 (EHD)力扭矩理想的對稱壓力分布1一個特征圖的計(jì)算 (最大9維!)3時間和位置依賴剛度和阻尼值2油膜剛度

18、的局部線性化油膜剛度的局部線性化協(xié)同模擬4Date: July 2007Author: Robert Wahlmller21油膜模型油膜模型 (EHD) 圓柱形的堅(jiān)硬的（剛性）軸圓柱形的堅(jiān)硬的（剛性）軸承套承套 平整問題平整問題 (無傾斜位置無傾斜位置) Classical HD 經(jīng)典液體動力學(xué)經(jīng)典液體動力學(xué) HD 軸承套是充分柔軟的軸承套是充分柔軟的 曲軸的傾斜位置曲軸的傾斜位置 Classical EHD 經(jīng)典彈性液體動力學(xué)經(jīng)典彈性液體動力學(xué) EHD Therefore (E)HD 圓柱形軸承套圓柱形軸承套, 但是針對發(fā)動機(jī)缸體線性的剛度但是針對發(fā)動機(jī)缸體線性的剛度 (FE) 曲軸動力學(xué)曲

19、軸動力學(xué): 壓力尖峰的形狀不是很重要壓力尖峰的形狀不是很重要 (圓柱形殼體圓柱形殼體) 整體特性是十分重要的整體特性是十分重要的 (剛度剛度 & 油膜阻尼油膜阻尼, 軸承座軸承座撓曲撓曲) 曲軸的傾斜位置曲軸的傾斜位置FDate: July 2007Author: Robert Wahlmller22Integration of EHD in MBS 在多體動力系統(tǒng)中集合在多體動力系統(tǒng)中集合EHD協(xié)同模擬過程協(xié)同模擬過程:位置位置 & 速度速度:力力 & 扭矩扭矩軸承設(shè)置軸承設(shè)置 直徑 寬度 間隙 油膜黏度 (潤滑開槽) (潤滑油進(jìn)出路徑)可選輸出可選輸出 位置和速度

20、(偏移軌跡) 的記錄 在定義的相隔步長內(nèi)的壓力分布 軸承力和扭矩 MBS EHD MBS EHDDate: July 2007Author: Robert Wahlmller23軸承外殼的線性剛度軸承外殼的線性剛度模型原理模型原理曲軸曲軸 (柔體柔體)油膜模型：油膜模型：連接曲軸和剛性軸承套連接曲軸和剛性軸承套用戶書寫的子程序用戶書寫的子程序輸出：作用于曲軸和剛性軸承輸出：作用于曲軸和剛性軸承套之間的力和力矩套之間的力和力矩剛性軸承套剛性軸承套Date: July 2007Author: Robert Wahlmller24模擬結(jié)果模擬結(jié)果u 軸承反作用力軸承反作用力用戶可選擇輸出用戶可選擇輸

21、出:u 壓力分布壓力分布u 偏移軌跡偏移軌跡u 潤滑油縫隙幾何形狀潤滑油縫隙幾何形狀Date: July 2007Author: Robert Wahlmller25Identification of Resonances 共振鑒定共振鑒定應(yīng)用應(yīng)用動態(tài)仿真動態(tài)仿真的輸出來建立的輸出來建立 Campbell 圖圖 模態(tài)坐標(biāo)模態(tài)坐標(biāo)(扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn), 彎曲彎曲) ADAMS 測量測量(2 質(zhì)量飛輪，皮帶，質(zhì)量飛輪，皮帶，減震器減震器, 加速度傳感器加速度傳感器, .)u 特征轉(zhuǎn)速曲線特征轉(zhuǎn)速曲線 (轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 vs. 時間時間)u 信號數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù) (信號信號 vs. 時間時間)u 等間隔轉(zhuǎn)速區(qū)的等間隔轉(zhuǎn)

22、速區(qū)的FFT - Fourier Transformation (由軟件來完成由軟件來完成)Date: July 2007Author: Robert Wahlmller26Verification of Engine Run-Up 發(fā)動機(jī)加速的驗(yàn)證發(fā)動機(jī)加速的驗(yàn)證比較應(yīng)變振幅的測量值和模擬值比較應(yīng)變振幅的測量值和模擬值導(dǎo)線應(yīng)變儀導(dǎo)線應(yīng)變儀 (WSG)unstressedunstressedstressedlllM_WSG_T1_1._2._3 5 彎曲彎曲 WSG 5 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn) WSGDate: July 2007Author: Robert Wahlmller27Verification

23、of Engine Run-Up 發(fā)動機(jī)加速的驗(yàn)證發(fā)動機(jī)加速的驗(yàn)證WSG 對于扭轉(zhuǎn)是敏感的對于扭轉(zhuǎn)是敏感的 測量的應(yīng)變測量的應(yīng)變 o/oo 計(jì)算的應(yīng)變計(jì)算的應(yīng)變 o/oox - axis: rpm 1/min皮帶傳動的缺損扭矩鏈條傳動的缺損扭矩1000 to 7200 rpm 在全負(fù)荷在全負(fù)荷Date: July 2007Author: Robert Wahlmller28Verification of Engine Run-Up 發(fā)動機(jī)加速的驗(yàn)證發(fā)動機(jī)加速的驗(yàn)證 測量的應(yīng)變測量的應(yīng)變o/oo計(jì)算的應(yīng)變計(jì)算的應(yīng)變o/oox - axis: rpm 1/minWSG 對于彎曲是敏感的對于彎曲是敏

24、感的Date: July 2007Author: Robert Wahlmller29Fatigue - based on modal stresses 基于模態(tài)應(yīng)力的疲勞分析基于模態(tài)應(yīng)力的疲勞分析(t)(t). 對于時間點(diǎn)對于時間點(diǎn) t 時的一個柔體的整體變形時的一個柔體的整體變形i12. 模態(tài)形狀（模態(tài)形狀（FEA 結(jié)果，時間常量）結(jié)果，時間常量）- 部件模態(tài)部件模態(tài)q1(t)q2(t)qi(t). 對于時間點(diǎn)對于時間點(diǎn) t 時的部件模態(tài)坐標(biāo)，也就是每一個模態(tài)分量對整體變形的時的部件模態(tài)坐標(biāo)，也就是每一個模態(tài)分量對整體變形的分擔(dān)量（分擔(dān)量（MKS 結(jié)果，對于每個模態(tài)作為時間函數(shù)的一個標(biāo)量）

25、結(jié)果，對于每個模態(tài)作為時間函數(shù)的一個標(biāo)量）(t) E Tensor(t). 對于時間點(diǎn)對于時間點(diǎn) t 時的一個柔體的合成應(yīng)力狀態(tài)時的一個柔體的合成應(yīng)力狀態(tài)q1(t)q2(t)i12. 單個模態(tài)形狀的應(yīng)力分布（單個模態(tài)形狀的應(yīng)力分布（FEA 結(jié)果，時間常量）結(jié)果，時間常量） E Tensor E TensorDate: July 2007Author: Robert Wahlmller30Fatigue Analysis based on Modal Stresses 基于模態(tài)應(yīng)力的疲勞分析基于模態(tài)應(yīng)力的疲勞分析FEA模態(tài)應(yīng)力模態(tài)應(yīng)力s s1s s2s sn部件模態(tài)部件模態(tài)j j1j j2j j

26、nMBSand(E)HD(Co - Simulation)Fatigueqn(t)q2(t)q1(t)ModalCoordinatesChannel 1Channel 2FEMFATs s1q1(t)s s2q2(t)qn(t)s snChannel nAdditional Load Cases(Screwing,.)Date: July 2007Author: Robert Wahlmller31V8 曲軸疲勞計(jì)算結(jié)果曲軸疲勞計(jì)算結(jié)果Campbell diagram (彎曲模態(tài)彎曲模態(tài))Date: July 2007Author: Robert Wahlmller32V8 連桿疲勞計(jì)算結(jié)果連

27、桿疲勞計(jì)算結(jié)果- Y軸方向彎曲測量值軸方向彎曲測量值- Y軸方向彎曲計(jì)算值軸方向彎曲計(jì)算值Date: July 2007Author: Robert Wahlmller33V20 曲軸疲勞計(jì)算結(jié)果曲軸疲勞計(jì)算結(jié)果前滑輪阻尼器前滑輪阻尼器飛輪飛輪 & 離合器離合器柔體曲軸柔體曲軸:44 固有模態(tài)固有模態(tài) (1300 Hz)97 約束模態(tài)約束模態(tài)7 其它模態(tài)其它模態(tài) （離心力，慣性）（離心力，慣性）Date: July 2007Author: Robert Wahlmller34V8 曲軸疲勞計(jì)算結(jié)果曲軸疲勞計(jì)算結(jié)果Date: July 2007Author: Robert Wahlmll

28、er35V8 曲軸疲勞計(jì)算結(jié)果曲軸疲勞計(jì)算結(jié)果主軸承主軸承連桿軸承連桿軸承Torque NmmRotational speed rpmRotational speed rpmMin. endurancesafety factor Rotational speed rpmAngle 曲軸扭轉(zhuǎn)曲軸扭轉(zhuǎn)Date: July 2007Author: Robert Wahlmller36結(jié)論結(jié)論 & 討論討論動態(tài)疲勞分析在可以動態(tài)疲勞分析在可以在在合理的模擬時間內(nèi)來進(jìn)行合理的模擬時間內(nèi)來進(jìn)行由于系統(tǒng)共振對曲軸的動由于系統(tǒng)共振對曲軸的動態(tài)疲勞分析是必要的態(tài)疲勞分析是必要的在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)發(fā)動在發(fā)

29、動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)發(fā)動機(jī)的加速可以檢測出所有機(jī)的加速可以檢測出所有系統(tǒng)共振系統(tǒng)共振 在一個共振狀態(tài)阻尼支配在一個共振狀態(tài)阻尼支配系統(tǒng)響應(yīng)：需要的詳細(xì)信系統(tǒng)響應(yīng)：需要的詳細(xì)信息（如：阻尼器，飛輪，息（如：阻尼器，飛輪，離合器離合器）在整個發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)在整個發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的疲勞結(jié)果的疲勞結(jié)果曲軸鏈動態(tài)和共振的詳細(xì)分析可以有力的促進(jìn)設(shè)計(jì)工作曲軸鏈動態(tài)和共振的詳細(xì)分析可以有力的促進(jìn)設(shè)計(jì)工作Date: July 2007Author: Robert Wahlmller37ModelRBE3：中心點(diǎn)為接口節(jié)點(diǎn)，：中心點(diǎn)為接口節(jié)點(diǎn)，力和扭矩通過這兩個參考力和扭矩通過這兩個參考節(jié)點(diǎn)進(jìn)行施加。節(jié)點(diǎn)進(jìn)行施加。D

30、ate: July 2007Author: Robert Wahlmller381. 應(yīng)用應(yīng)用IDEAS建立建立FE模型模型 輸出輸出“pleuel.dat”，包含節(jié)點(diǎn)，包含節(jié)點(diǎn)&單元單元連桿連桿FEA MBS FEMFAT 計(jì)算流程計(jì)算流程2. Nastran計(jì)算計(jì)算輸入輸入“cms_pleuel_2003.dat” 包含：（包含：（include） a. “adams_2_femfata.v2004_0_0” b. “pleuel.dat” 包含節(jié)點(diǎn)包含節(jié)點(diǎn)&單元單元 輸出輸出: a. “cms_pleuel_2003.op2” 模態(tài)應(yīng)力模態(tài)應(yīng)力 b. “cms_pleue

31、l_2003_0.mnf” 模態(tài)形狀模態(tài)形狀3. Adams計(jì)算輸入計(jì)算輸入“cms_pleuel_2003_0.mnf” 輸出輸出: “Modal_Coords.dat”，包含瞬時模態(tài)坐標(biāo)。在這里我，包含瞬時模態(tài)坐標(biāo)。在這里我們計(jì)算轉(zhuǎn)速區(qū)間們計(jì)算轉(zhuǎn)速區(qū)間1000-5000 rpm，步長，步長100 rpm的瞬時模態(tài)坐標(biāo)。的瞬時模態(tài)坐標(biāo)。. FEMFAT計(jì)算計(jì)算輸入輸入: a. 模態(tài)應(yīng)力模態(tài)應(yīng)力 “cms_pleuel_2003.op2” b. 模態(tài)坐標(biāo)模態(tài)坐標(biāo) “Modal_Coords.dat” 輸出輸出: “*.dma” 疲勞安全系數(shù)疲勞安全系數(shù)Date: July 2007Author

32、: Robert Wahlmller39MBS 模型模型Piston (rigid body)活塞（剛性體）活塞（剛性體） Conrod (flexbody)連桿（柔體）連桿（柔體）“dummy” crankshaft (rigid body)“虛構(gòu)體虛構(gòu)體” 曲軸（剛性體）曲軸（剛性體）Date: July 2007Author: Robert Wahlmller40MBS 模型連接模型連接Piston ground 1 trans. Dof活塞活塞 地面地面 1 個位移自由度個位移自由度Piston conrod 1 rot. Dof活塞活塞 連桿連桿 1 個旋轉(zhuǎn)自由度個旋轉(zhuǎn)自由度conr

33、od “dummy” crankshaft FEMFAT/EHD subroutine or stiffness Model連桿連桿 虛構(gòu)體虛構(gòu)體“ 曲軸曲軸FEMFAT/EHD 子程序或是剛性模型子程序或是剛性模型“dummy” crankshaft ground 1 rot. Dof虛構(gòu)體虛構(gòu)體“ 曲軸曲軸 地面地面 1 個旋轉(zhuǎn)自由度個旋轉(zhuǎn)自由度Date: July 2007Author: Robert Wahlmller41MBS 模型邊界條件模型邊界條件Excitation Ignition Forces激勵燃燒壓力激勵燃燒壓力Excitation Motion激勵動作激勵動作Date

34、: July 2007Author: Robert Wahlmller42Results MBS-AnalysisDate: July 2007Author: Robert Wahlmller43MovieDate: July 2007Author: Robert Wahlmller44FEMFAT MAX FE EntitiesDate: July 2007Author: Robert Wahlmller45FEMFAT MAX FE EntitiesDate: July 2007Author: Robert Wahlmller46FEMFAT ChannelMAXChannelStress

35、 Data FormatStress Data FileLoad CaseScale FactorLoad Data FormatLoad Data FileColumn in Load Data File Scratch Data FormatScratch Data FileDate: July 2007Author: Robert Wahlmller47FEMFAT ChannelMAX 在在Nastran計(jì)算中共獲得計(jì)算中共獲得29個模態(tài)，個模態(tài)，其中前其中前6個為剛性體模態(tài)，故忽略不計(jì)個為剛性體模態(tài)，故忽略不計(jì)Date: July 2007Author: Robert Wahlmller48FEMFAT Channel History此圖為在此圖為在1.2LC下，通道下，通道1中模態(tài)振幅隨時間的變化中模態(tài)振幅隨時間的變化1LC（循環(huán)）（循環(huán)）= 720KW轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動Date: July 2007A