柴油机曲轴动态强度分析：非线性多体动力学与有限元法结合

"这篇论文是2009年发表在《大连海事大学学报》上的，由段树林、王洪伟和武占华合著，主题是基于非线性多体动力学和有限元法的柴油机曲轴动态强度分析。研究中，研究人员使用Pro/E 3D软件构建了CA4D32柴油机曲轴和相关部件的三维实体模型，并将其导入AVL Excite软件进行非线性多体动力学模拟，以计算曲轴在工作循环中的载荷变化。他们将这些非线性动力学计算结果用作有限元模型的边界条件，对曲轴的动应力进行了精确计算。研究发现，这种方法比传统的刚体分析更接近实际情况，提高了曲轴强度计算的准确性。" 在这篇论文中，作者探讨了在柴油机曲轴设计和分析中的关键技术问题。曲轴是柴油机的重要组件，承受着巨大的动态载荷，其强度和稳定性直接影响发动机的性能和寿命。传统的分析方法通常假设曲轴为刚性体，但这种简化处理往往不能充分反映实际工况下曲轴的复杂动态行为。 非线性多体动力学（Nonlinear Multi-Body Dynamics, NMBD）是一种先进的仿真技术，它考虑了物体间的非线性接触、弹性变形和摩擦等因素，能够更真实地模拟曲轴在运动过程中的动态响应。在本研究中，NMBD被用来分析曲轴与轴承等部件之间的相互作用，以及由此产生的载荷变化，这为理解曲轴的动态行为提供了更为详实的数据。 同时，论文还利用了有限元法（Finite Element Method, FEM）进行详细的结构分析。通过将非线性多体动力学得到的位移数据作为边界条件，应用到曲轴的三维有限元模型上，可以计算出曲轴在运行时的动应力分布，从而评估其强度和疲劳寿命。 研究结果强调了采用非线性多体动力学和有限元法结合的方法在曲轴强度分析中的优越性，这种方法能够提供更准确的载荷边界条件，进而提高计算精度，对于优化曲轴设计和提升柴油机的可靠性具有重要意义。这一研究对于机械工程领域，尤其是内燃机和船舶动力系统的设计和分析具有很高的参考价值。