文档介绍：学校代码: 10289
分类号: TH16
密级: 公开
基学号: 092020026
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限
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分
析
的
柴
油江苏科技大学
机
曲
轴硕士学位论文
再
制
造
研
究
基于有限元分析的柴油机曲轴
王再制造研究
青
仙
研究生姓名王青仙导师姓名任家隆
江
苏申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学
科
技学科专业机械电子工程论文提交日期 2011 年 12 月 23 日
大
学
研究方向计算机集成制造系统论文答辩日期 2012 年 3 月 14 日
答辩委员会主席评阅人
2012 年 3 月 14 日
分类号: TH16
密级: 公开
学号: 092020026
江苏科技大学硕士学位论文
基于有限元分析的柴油机曲轴
再制造研究
学生姓名王青仙
指导教师任家隆教授
江苏科技大学
二 O 一二年三月
A Dissertation Submitted in Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering
Based on finite element analysis of diesel engine crankshaft
remanufacturing research
Submitted by
Wang Qingxian
Supervised by
Professor Ren Jialong
Jiangsu University of Science and Technology
March, 2012
论文独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研
究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已
经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得江苏科技大学或其它教育机构的学位或
证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作
了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名: 日期:
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在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅。
研究生签名: 导师签名:
日期: 日期:
摘要
摘要
由于曲轴失效形式的复杂化和对曲轴修复后质量要求的日益提高,传统的修复技
术已无法满足曲轴的修复要求。近年来,作为激光再制造技术的核心——激光熔覆技
术迅速发展成为曲轴再制造的一种新型修复技术。本文主要研究船用柴油机废旧曲轴
的再制造问题。
1. 从曲轴的磨损、烧蚀、弯扭变形以及裂纹和断裂四个方面具体分析了船用柴油
机曲轴的失效原因,得出以下三点:
(1) 校核静强度安全系数,对曲轴的刚度、硬度和承受载荷能力进行可靠性评估。
校核疲劳强度安全系数,评估船用柴油机曲轴再制造前后的疲劳寿命。
(2) 根据疲劳裂纹扩展规律和 Paris 公式,对曲轴的疲劳裂纹扩展寿命进行预测。
(3) 通过对曲轴材料性能的简单分析,利用传统的疲劳寿命预测方法、损伤力学
和 Miner 疲劳损伤积累准则确定曲轴剩余疲劳寿命的预测方法,即先预测曲轴在最大
载荷下的疲劳寿命,再减去最大载荷下的当量寿命,两者的差就是曲轴的剩余疲劳寿
命。
2. 利用 1/4 点位移法和 J 积分法对曲轴圆角处裂纹应力强度因子的计算,判断其
断裂失效的程度,并应用 15 节点三维 1/4 奇异元和 20 节点三维单元分析曲轴圆角处
裂纹的应力场,求出应力强度因子。
3. 针对曲轴的再制造问题,本文研究了激光熔覆技术的原理和主要特点,为熔覆
材料与曲轴基体材料的匹配性提供了判断依据;选择了镍基、钴基和铁基三种自熔性
合金粉末作为熔覆材料;确定了修复工艺为同步式激光熔覆。对熔池状态的研究为下
文中的热分析提供了理论依据,并为控制熔覆层的裂纹提供了解决的方法。
4. 根据温度场的有限元理论和 ANSYS 的热分析基础,