董若雷_HyperWorks软件在发动机连杆结构改进中的.pdf

Altair2012HyperWorks 技术大会论文集 HyperWorks 软件在发动机连杆结构改进中的应用 董若雷 一汽技术中心 吉林长春 130011 摘要：某发动机连杆在疲劳试验中发生大头断裂，本文使用OptiStruct、HyperMorph 对其 进行结构优化，做出的优化结果有效的解决了断裂问题。 关键词：连杆 高周疲劳安全系数 OptiStruct HyperMorph 1 概述 发动机连杆用于连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运 动变成曲轴的旋转运动。连杆工作时，承受活塞顶部气体压力和惯性力作用，这些力的大小 和方向都是周期性变化的，因此，连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。如果连杆失 效，缸体和缸盖都将受到冲击，甚至发生捣缸事故。 2 连杆计算案例 某发动机连杆在疲劳试验中发生大头断裂，断裂位于螺栓孔最后一道螺纹截面，失效形 式如图1 所示。 图1 断裂连杆 - 1 - Altair2012HyperWorks 技术大会论文集 3 连杆有限元计算数据 3.1 连杆有限元模型 图2 连杆有限元模型 3.2 材料与属性 表 1 材料与属性 弹性模量 σs σb 零件名称 材料 泊松比 （MPa） （MPa） （MPa） 连杆 C70S6BY 207000 0.3 540 990 连杆螺栓 钢 207000 0.3 轴瓦 钢 207000 0.3 衬套 钢 207000 0.3 - 2 - Altair2012HyperWorks 技术大会论文集 3.3 连杆有限元计算工况 图3 往复惯性力工况 爆发工况 4 连杆断裂位置疲劳安全系数计算结果 位置 1：1.22 位置2：1.12 位置3：1.17 位置4：1.12 位置5：1.22 图4 螺栓孔最后一道螺纹高周疲劳安全系数 结论：该危险截面疲劳安全系数偏低,不满足要求。 - 3 -