连杆的可靠性三维有限元英文文献和中文翻译

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优化设计最大化连杆的可靠性三维有限元分析连杆的设计应具有较高的可靠性,他须坚固足以承受强硬的载荷,然而又要足够轻以减小当杆和活塞在每次冲程时停、变向、又一次开始所产生的惯性力。在这项研究中,为发动机机车提供了一种进行了优化了的锻造连杆。本研究结合三维有限元模型利用数据模型优化程序优化钢锻连杆的外型和体积。这项设计是帮助连杆在载荷条件下最大应力处的拉伸和压缩最小化，同时缩小连杆的体积。46845

这项研究的结果表明,连杆的形状,可改善曲柄-销端,活塞-销端外半径的增加,并使用一个凹的渐变槽线在胫节曲柄和活塞之间的末端。该优化形状减少拉伸载荷最大应力下降约6%，压载荷约为45%。新设计的连杆体积减少10.5%。

连杆被广泛用于各种发动机。连杆的功能是将活塞的推力，通过

曲轴的横向运动转换为旋转运动。它包括销端、胫节、曲轴端。销端和曲轴端孔的加工须精确装配轴瓦。连杆的一端通过活塞销连接到活塞。另一端钳夹在曲轴上，可以做旋转。曲轴端的两个部分通过螺栓连接。连杆受到的加载状态很复杂。它经历由燃烧产生的较高的压缩载荷和惯性产生的较高的拉伸载荷范围在108到109数量级周期。因此,该组件的耐久性是至关重要的。由于这些因素，连杆已经在不同的方面被研究。以下简短的文献就综述了其中的一些方面。韦伯斯特解释了柴油机连杆载荷。通过实验结果进行拉伸和压缩。在曲轴和活塞端施加拉伸载荷时发现一个正弦压力分布在销和连杆连接的表面。结果表明,应力水平最高的发生在四个地点:上部区域轴线对称的端盖、过渡区和低肋螺栓节轴,连杆的螺栓头。王汝成等通过用弹性的变量方程，介质力学物质导数连续的想法，及应力敏感变量法计算优化发动机连杆的外形。然后把结果通过迭代优化法进行数值求解得到最理想的方案。应力约束下主应力惯性矩和燃烧负荷、疲劳强度是未做规定。

SERAG ET利用近似的数学公式定义了连杆的重量和成本论文网，也定义了目标函数的约束。用几何规划技术进行优化。约束用压缩应力和支撑应力作用于曲轴及活塞销端。疲劳用指数形式的几何参数进行表达。Sarihan 和 song优化了发动机连杆活塞销端的配合界面。使他们的界面近似于优化设计的表面。目标函数和约束函数在迭代过程中自动更新直到收敛取得了较好的应用效果。负荷循环使用压燃气负荷相应组成的某个转矩和拉伸载荷最大值对应惯性负载。修改后的古德曼方程和平均八面体剪应力用于疲劳分析。在疲劳强度分析基础上研究开发的轻量级连杆由KURATOM等全面阐述。该研究发现，合金钢比调质钢在平滑的试样展现的疲劳强度低，但和有凹凸的试样差不多或更高。研究得出，合金钢连杆比调质钢展现的更具有高强度，而且质量轻10%。白崇禧[6]给出了一个优化的方法,形成一种连杆受到负荷周期其中的惯性负载扣除燃气负荷作为一个极端形式和峰惯性载荷施加于活塞作为了另一个极端第一个有限元程序用于计算位移和应力的杆,然后用于另一个程序计算总生命。疲劳寿命定义为曲柄出现裂纹扩展的时间,裂纹扩展时间由断裂力学得到。AFzal[7] 对钢锻和粉末金属连杆进行疲劳反应的研究和比较。实验包括应变控制样品测试,以连杆大头标本,以及负荷控制连杆台架测试。疲劳性能测试所得样品的预测,然后用在现实中连杆的大头。从有限元分析中获得应力集中系数。样品测试表明长寿命的锻钢疲劳强度高于27%电力金属。丁晓萍。[8]在有限元分析帮助下开发出一种纤维成品/金属基复合材料连杆,从运动学分析得到了负荷情况。疲劳是在设计阶段没有提及。然而，原型进行了疲劳测试。研究者们发现设计负荷条件和载荷的最大转速在曲柄及活塞销端部。他们在做静力试验时，在曲轴和活塞端的不同地方都失败了。显然,两头是用来抵御不同负载的。丁晓萍。[9]报告使用梅赛德斯-奔驰引擎部件的例子用于计算策略。他们认为,二维有限元模型可以用来实现快速延伸状态,三维有限元模型可以更准确的研究。各种分开的负载被用于模拟和实际连杆的应力分布得到了叠加。包括惯性负载载荷,燃烧载荷,轴承的压载荷和螺钉的载荷。没有关于优化、疲劳等现象,在可定义性与可决定性做简要的介绍。雨龙丁晓萍。[10]测量压力的变化在连杆圆柱的中心和底部，以及弯曲应力在连杆中的的变化。他们发现在较高的发动机速度下拉伸应力峰值不发生在360°转角或顶部死角中心。也观察到R的比值随所在的位置变化而变化,并在某一特定位置也随发动机转速变化而变化。最大弯曲应力大小在整个周期(0 ~ 720转角)转/分钟,在同一周期圆柱中心被发现大约25%的峰值拉应力。EI-Sayed和隆德[11],提出了考虑疲劳寿命的方法作为约束结构的优化设计。他们也证明了SAE的基准孔的观点。该方法计算了一个常规寿命除开应力的限制,限制强加于用有限元计算结果的寿命。[12]Hedia提出了一个优化方法，该优化方法计算和预测纵向剖面过渡长度的拉杆的连接两个不同的直径的形状。将该方法应用于尽量增加曲柄引发的时间通过减小疲劳缺口因素系数。观察发现随着更高统计的参数裂纹出现的时间也变大，在改时间内，K也是一个变化的的应力集中因子。拉杆随四个不同过渡的长度(t / d = 0.333、0.4167、0.5 and0.583)T因素也被考虑在内。所有最优形状的裂纹起始时间分别增加了17%、12%、9% 和7%。应力集中系数分别降低了20%、17%、15%和12.5%。目前的分析是连杆的一个数据优化的模型。这项工作的目的是使可靠性最大化,通过减小原型的冯·米赛斯压应力的最大值，于此同时减少连杆的重量来降低成本和惯性力。