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利用同样的方法对C2曲轴进行等效应 力的计算，其结果分别为： CTeq(PM) = CT(r = 1.61) = 68.81MPa (14) aeq (LM) = 59.03MPa(15) 分别基于临界点法和临界距离法的等 效应力计算C2曲轴的疲劳极限载荷，其结 果分别为： M (PM) =X1000 = 3672W■ m (16) e68.81 M (LM) = ^97.2X1000 = 3340N■ m (17) e54.032.4疲劳试验检验 采用机械谐振式曲轴弯曲疲劳试验装 置，对曲轴进行弯曲疲劳试验，试验过程中， 弯矩载荷的控制以及曲轴的失效判定参照 文献[24-25]，试验结果分别为： 表5 C1曲轴疲劳试验数据 试验弯矩 (N*m)失效序号平均序号中位秩 3423.3110.0946 3716.00220.2297 4228.15330.3649 4337.37440.5 4535.54550.6351 4769.38660.7703 5049.94770.9154 文献[26]研究了构件疲劳极限载荷的分 布规律，提出可以利用正态分布函数统计曲 轴的疲劳极限载荷。采用该法对C1与C2曲 轴的疲劳极限载荷中值进行分析，可得二者 的疲劳极限载荷的中值分别为4290与3332W-m。 3试验验证结果及分析 通过对比试验数据与预测结果可以发 现，基于临界距离法预测C1与C2曲轴的疲 劳极限载荷时，都具有比较高的精度，可以 满足工程应用要求；而基于临界点法预测 C1曲轴的疲劳极限载荷比较准确，但是在 预测C2曲轴时误差较大。 根据相关的文献[27]分析，在曲轴的主 要结构参数中，主轴颈的圆角半径对曲轴的 疲劳强度的影响最大。本文中，C1曲轴的 圆角半径与试验曲轴同为5mm，而C2曲轴 的半径为3mm，这种结构的差异导致后者 的预测结果误差较大。因此对于结构不同的 曲轴疲劳极限载荷的预测，采用临界距离法 更为精确。 结论 (1)曲轴在受到外载作用时，圆角应 力集中处的应力状况比较复杂，无法直接用 分布函数进行拟合。因此本文利用有限元 法，对曲轴进行弯矩作用下的受力分析，并 对圆角应力集中处的应力梯度进行拟合计 算，得到了近似的等效应力值。 (2)分别采用临界点法与临界距离法 预测同种材料、同种工艺处理的曲轴的疲劳 极限载荷，结果表明临界距离法可以准确地 预测曲轴的疲劳极限（误差均不足1%)，而 临界点法可以准确预测同种圆角半径的曲 轴的疲劳极限载荷，但是在预测圆角半径不 同的曲轴的疲劳极限载荷时误差会比较大 (误差超过了 5%)。 参考文献 [1]周迅?曲轴弯曲疲劳试验系统的研 究与开发[D]浙江大学硕士学位论文，2003[2]Taylor D. The theory of critical distances[J]. Engineering Fracture Mechanics 75 (2008)1696-1705[3]Taylor D. Applications of the theory ofcritical distances in failure analysis[J]. Engineering Failure Analysis 18(2011)543-549 [4]Taylor D, Hoey D. High cycle fatigue ofwelded joints:the TCD experience[J]. International journal of fatigue, 2009 31(6):20-27[5]Susmel L, Taylor D. The theory of critical distances to estimate lifetime of notched components subjected to variableamplitudeuniaxial fatigueloading[J]. InternationalJournalof fatigue,2011,3(7):900-911. [6]Susmel L, Taylor D. The theory of critical distances to estimate the static strength of notched samples of AL6082 loaded in combined tension and torsion[J]. Engineeringfracturemechanics,2010,77(3):470-478 [7]Clegg R E, Duan K, Mclead A J. The theory of critical distances and fatigue from notched in aluminium 6061[J]. Fatigue & Fracture of engineering materials & structues, 2012 35(1):13-21[8]Cicero S, Madrazo V, Carrascal I. Assessment of notched structural components using assessment diagrams and the theory of critical distances[J]. Engineering fracture mechanics, 2011,78(16): 2809- 2825[9]David Taylor, Saeid Kasiri. A |
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