【作者】

Rune Nordrik，Håvard Solbakken

【摘要】

论文已在第29届CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 摘要:采用奥托循环的气体发动机燃烧压力通常具有较大的周期变化。气缸压力测量结果显示了循环之间和气缸之间燃烧压力的波动，有时能观测到在爆震或燃油点火时出现的高压。根据一段时间内发动机中所有气缸的压力测量值，通过统计分布描述点火压力的扩散，气缸压力负载可以用平均值和标准差表示。 在确定发动机部件的尺寸时，必须考虑燃烧压力的变化，保守的方法是采用燃烧压力的最高峰值。但是这往往导致部件尺寸过大或在发动机调试期间测量的平均燃烧压力允许值较低使发动机性能受限制。 本文提出了在考虑压力分布的情况下的统计方法。如果可以减少发动机运行中的周期波动，这将有助于改善发动机性能。如果可以降低高压循环的频次，则可以提高允许的平均点火压力值，从而为更高的发动机性能提供改进空间。 展示了推荐的曲轴强度计算程序。首先对实际曲轴采用转速扫掠及不同的峰值燃烧压力进行多体动力学仿真，由此得出曲轴在不同载荷下的变形。然后使用单位载荷的曲轴半拐有限元模型用于计算曲轴圆角应力贡献，以模型中两点的6个自由度位移作为圆角应力贡献的函数。开发的自动脚本从多体动力学计算中提取每个曲轴单拐中的两个点的位移结果，并通过单位载荷曲拐有限元模型获得所有曲轴圆角的应力历程，创建载荷历程。根据常用的疲劳准则可以计算出每个圆角在特定发动机转速及燃烧压力载荷下的疲劳安全系数。 对于发动机转速的离散值，可以计算Palmgren-Miner损伤与燃烧压力统计分布、材料疲劳分布的函数关系。在特定的允许平均燃烧压力下，创建转速扫掠图并显示组件的故障概率作为转速的函数。 本文展示了如何根据Palmgren-Miner准则使用燃烧压力载荷的统计表示法来计算损伤参数，并结合材料疲劳数据来预测发动机部件寿命，可用于优化发动机部件的几何或充分利用发动机部件以获得最佳的发动机性能。 关键词: 寿命预测；曲轴强度计算；气体机 译者简介： 王海兵（1992），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，工程师； 研究方向：柴油机零部件结构仿真分析；E-mail：wanghaibing@csic711.com。 李梅（1980），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，高级工程师； 研究方向：柴油机零部件结构仿真分析；E-mail：limei@csic711.com。 翻译：王海兵 校对：李梅

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

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