船用柴油机连杆有限元分析修改稿.docx

第22卷增刊2计算机辅助工程Vol.22Suppl.2

2013年10月ComputerAidedEngineeringOct.2013

论文所属行业:船舶

船用柴油机连杆结构有限元分析

胡安元1，刘利军1，张琼宇2，王奎2

（1.沪东重机有限公司技术中心，上海市，邮编200129；

2.江苏科技大学机械工程学院，江苏省镇江市邮编212000）

摘要：对一种新型连杆进行结构有限元及疲劳分析，计算连杆在不同载荷下的变形以及应力

分布，进而得到连杆的疲劳安全系数。通过动力学计算，求得连杆在上止点时小端的受力，

并得出连杆相对于曲柄销中心的加速度和旋转角速度。基于ABAQUS对连杆的1/4模型进行

静力学计算，得到连杆的轴向变形量、应力以及接触面的接触压力。对所有节点在所有工况

下的等效应力进行组合分析，求得每个节点的最大应力幅值，而后得到连杆的疲劳安全系数。

连杆的最大压缩量小于1.14mm，最大伸长量小于0.86mm，最大主应力、接触压力小于材料

的屈服极限，疲劳安全系数大于2.14，因此此连杆满足设计要求。

关键词：动力学计算；结构有限元分析；疲劳分析

中图分类号：TB115.1文献标志码：B

TheFEAnalysisForConnectingRodOfMarineDieselEngine

HUAnyuan1,LIULijun1,ZHANGQingyu2,WANGKui2

(1.RDCenter，HudongHeavyMachineryCO.,LTD.,Shanghai200129,China;

2.Schoolofmechanicalengineering，JiangsuUni.ScienceandTechnology,Shanghai200129,China)

Abstract:TheFEandfatigueanalysisisappliedtoanewtypeengine,whichcalculatesdeformationand

stressofconnectingrod,aswellasfatiguesafetyfactor.Dynamicanalysisgivestheresultthataforceat

smallendofconrod,andfurthermore,theaccelerationandangularvelocityofconrodaboutcenterlineof

crankpin.Theaxialdeformation,stressdistributionandcontactpressresultsfromthestaticanalysisof1/4

conrodmodelbasedonABAQUS.Allnodesunderdifferentloadcasesareanalyzedtocalculatethestress

amplitudesandfatiguefactoraswell.Theresultsshowthat,themaximumcompressionandelongationof

conrodarelessthan1.14mmand0.86mmrespectively,themaximumprincipalstressandcontactstressare

lessthantheyieldlimitofthematerial,thefatiguesafetyfactorismorethan2.14.Inaword,thenewtype

connectingrodcansatisfythedesignrequirements.

Keywords:dynamiccalculation;constructionalFEanalysis;fatigueanalysis

0引言

分析只考虑连杆在特定工作点某时刻的受力[1]；

动应力分析考虑了连杆在变工况时[2]或者在某工

连杆组件是柴油机最重要的运动部件之一，

况下不同时刻[3]的应力变化特点，进行疲劳分析；

负责将往复运动转化成旋转运动，承受周期性拉谐响应分析探究结构的振幅随外载频率的变化

伸和压缩载荷。连杆刚度和强度性能直接决定柴

[4]，避免共振对连杆产生破坏。然而一般对连杆