预测凸轮轴疲劳失效的建模方法[外文翻译].doc

附件C：译文


预测凸轮轴疲劳失效的建模方法

摘要：
用灰铸铁制造的并且用于越野车的凸轮轴在循环弯曲与扭转下测量，并且以铁作为模型。这种作为裂缝建模被用于预测疲劳极限的一种技术已经被掌握。这种方法采用线性弹性有限元来分析然后推导出一系列等效应力强度因子K，以掌握部件应力的分布情况。K因子被计算出来并不需要引入一个裂缝到部件上，最大应力点的周围应力被检测出来，然后与其相比较来作为中心裂纹板的一个标准。这种部件对于这种技术来说是一种挑战，因为它由一个钝的切口受载并且受局部表面影响。作为两个不同的设计和加载模式，疲劳极限被成功的预测，但是一些误差的继续存在表明这种理论仍需要进行完善。
1.绪论
部件的疲劳极限通常在应力浓度方面得以启动，尽管一些局部高周期，塑性疲劳的为实质上是个线弹性问题，但是像沟槽，棱这些几何特征例外。当被应用到高梯度应力变化和地缺口敏感性的材料上，传统方法表现出很低的精度。这种裂缝建模方法论述了用缺口作为裂缝的问题。这就要求一系列等效应力强度因子K的计算，这样可以使得标准的裂缝力学方法得以应用。疲劳是被这样假设的：即强度因子K超过了裂缝的传播极限。以往的论文已经报道了这种方法在复杂几何构件方面的应用，最近又被应用到弯曲与扭转方面。当前的文件认为这种部件为这种方法提出了两种挑战。首先失效发生在一个相对钝的缺口上，它的应力集中因子K大体上是一致的，因此对这种断裂力学模型是否有效并不能够确定。其次，熔铸的部件已经被确知其具有一层坚硬的表面层，它的出现从而可以体高部件的疲劳强度。因此，扩展这种裂缝建模方法都很有必要的，包括它的影响。
2.实验性细节
表一和表二显示了材料的性能和组成，它是一典型的灰铸铁。图一表明了凸轮轴组件的一般视图，它包括了许多几何特征。构件的一端被固定住作为显示，然后用弯曲或者扭转对其加载，在选取的位置上产生失效，在图一中都得到详细的体现。两种设计被测试：第一种设计中有一个熔铸的缺口，深1mm，底部半径为1.5mm。在第二种设计中，机械