Abaqus在某发动机连杆概念设计中的应用-长城发动机.docx

Abaqus在某发动机连杆设计中的应用

冯伟胡海龙

（长城汽车股份有限公司动力研究院河北保定071000）

摘要：本文利用Abaqus和其他前、后处理软件对某发动机连杆设计方案进行有限元分析，得到优化方案。

关键词：有限元，接触，疲劳强度

1前言

连杆作为发动机关键运动部件之一，其设计方案的优劣直接关系到整机运行的安全性。因此，在前期

设计阶段对连杆方案进行有限元分析有助于改进、优化设计方案。

2计算过程

2.1建立模型

连杆计算有限元模型包括连杆体、连杆螺栓、轴瓦、活塞销、连杆衬套。由于连杆的结构对称性，只

对连杆的12模型进行有限元分析即可，如图2所示。

图1连杆有限元模型

3.2计算结果

图2螺栓预紧力工况应力分布

如图2所示，在连杆盖、杆身接触处最高应力472MPa，低于连杆材料屈服强度。

图3最小过盈量连杆衬套接触压力分布

图4最小过盈量连杆轴瓦接触压力分布

由图3、4可知，装配工况连杆衬套、连杆轴瓦最小过盈量时，接触压力都大于10MPa，说明在该最小

过盈量时连杆衬套与连杆小头以及连杆轴瓦与连杆大头能保持良好接触，不会产生脱落现象。

图5连杆衬套最大过盈连杆小头应力分布图6轴瓦最大过盈连杆大头应力分布

如图5、6所示，连杆衬套最大过盈时连杆小头最高应力382MPa，轴瓦最大过盈时连杆盖最高应力

135MPa，小于材料屈服极限，满足设计要求。

图7爆发压力工况应力分布

由图7所示应力分布可以看出，在连杆小头与连杆杆身过渡部位存在2处应力集中，最大爆发压力的工

况下相应的连杆最大应力约为488MPa，小于材料屈服极限，满足设计要求。

图8连杆大头孔变形（对称面X=0）图9连杆小头孔变形（对称面X=0）

图8中的连杆大头孔变形曲线显示，连杆大头孔孔径在Z方向增大13.16μm，在Y方向增大0.14μm；图

9中的连杆小头孔变形曲线显示，连杆小头孔孔径在Z方向减小9.90μm，在Y方向增大14.98μm。

图10连杆杆身疲劳安全因子

图11连杆小头疲劳安全因子图12连杆盖疲劳安全因子

由图10、11、12可知，连杆杆身、连杆大头、连杆小头高周疲劳安全因子满足设计要求。

4结论

1)在螺栓预紧力、装配、最大爆发压力、超速等四个工况下过对连杆进行有限元计算，计算结果表明该

连杆方案满足强度设计要求。

2)在最大爆发压力工况下对连杆杆身进行疲劳计算，计算结果显示该方案满足疲劳强度设计要求，

3)在超速工况下对连杆小头、连杆盖进行疲劳计算，计算结果显示该方案满足疲劳强度设计要求。

参考文献

[1]ABAQUSANALYSISUSERSMANUAL

[2]内燃机设计。杨连生

[3]柴油机连杆有限元分析。岳贵平