钛连杆的疲劳性能优化[外文翻译].rar

钛连杆的疲劳性能优化

作者 Auggliaro G. ,Biancolini M.E.
意大利ESL无损检测安全技术实验室
意大利 罗马大学“托尔•维尔戛塔”机械工程
摘要：
在本文中自动程序提出连杆优化，从引擎几何学和运行条件，计算一个工作循环的惯性载荷和轴承力。外加载荷时间关系曲线图产生于连杆有限元模型的每个节点，说明实际载荷导入轴承表面的路径。
有限元分析结果后处理是进行评估疲劳指数图。根据矿业规则计算每个循环周期产生的损害然后根据理想的允许规定载荷范围计算损伤总额。
每个计算阶段由提议的软件控制和执行，允许评估设计参数和设计性能的传递函数作为疲劳指数，例如：最大应力，屈曲载荷，质量分析和轴承负荷。
提议中的工具适合“如果进行分析会怎样”的调查得到最佳解决方案或者适合自动形状优化一旦连杆形状设计涉及一套形状参数的有限集。
本文讨论二维连杆最优化的实际应用。
1导言
连杆汽车部件市场主要是面向有色金属材料，因为制造和设计方法是完全统一的以及用低成本获得高精确性。然而采用轻质材料，例如钛合金，似乎是一个非常吸引人的选择。但由于设计成本较高的材料和制造工艺，它（连杆）仍仅限于高性能引擎领域。最主要的优点是所受惯性载荷大规模减少，这是一个至关重要的问题因为（连杆）组成部分受到非常高的惯性载荷。此外，这类材料的抗疲劳性能很好的满足承受循环载荷的要求。鼓励在汽车领域使用钛合金是降低成本所必需的。
连杆实际是一个相当复杂的任务因为发动机运行的条件是广泛多变的，并且承受曲柄滑块机构产生的压力和惯性力。例如报告（3）中的疲劳设计机制。在文献（4）中，提到一个疲劳失效的实例，并重新设计了报道中设计不当的连杆。在文献（50）涉及一种利用损害容忍方法设计连杆的方法显露出来。
这项工作旨在驱动制造业设计原理以达到以最小的生产成本获得最优的组件。基本思路是以水冷切割的方法从六铝四钒合钛合金薄板中获得厚度一样的部件。这项技术可能是二维图形几何学范围里面不同寻常的连杆设计方法。
形状和拓扑结构能自动娴熟且最优化在设计参数和目标以及在文章6,7中涉及到的插图实例规定的限制因素中传递一次。为了探讨解决一些外形解决方法而制造一种软件工具，叫做CRADes（连杆自动设计软件）自动化的设计程序。
如果这种连杆替代了现有发动机原来的部件。目前的研究是具有固定厚度的二维形状模型的几何形状的主要几何参数，但是这种形状必须符合原有发动机的需求，所以杆长，大头和小头半径是固定参数，但是厚度和外部尺寸界限由其他组成部件给出的最大允许空间决定。最主要的目的不仅是最轻的质量和最大的材料利用率而且是最佳的质量分布，就如在文献(7)中提出的。主要设计制约因素是疲劳强度和屈曲强度。
需要其他设计数据，它们是服务转速时的汽缸压力，载荷谱，往复质量，曲柄滑块机构几何参数。