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曲轴模拟弯曲疲劳损伤的磁记忆参数表征

作　者: 范军锋
导　师: 陈铭
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 退役曲轴模拟弯曲疲劳试验金属磁记忆检测再制造优化设计模态分析剩余疲劳寿命损伤
分类号: U467.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 215次
引　用: 2次
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内容摘要

随着我国汽车保有量迅速增长的同时,汽车的报废量也在逐年递增。废旧汽车如果处置不当,会成为一种新的污染源并占用宝贵的土地资源。所以,研究废旧汽车回收利用关键技术,不但能够解决数量日益庞大的废旧汽车处置难题,而且还能变废为宝,节约资源,保护环境,促进社会经济的全面、协调、可持续的发展。本论文以汽车发动机退役曲轴为对象,重点围绕三个方面展开研究,一、建立发动机曲轴单拐模拟弯曲疲劳试验台;二、曲轴模拟弯曲疲劳试验台的优化设计;三、曲轴弯曲疲劳损伤的磁记忆表征的研究。论文首先分别对几种曲轴模拟弯曲疲劳试验方法进行了文献研究,认为电动谐振法具有高精度、高效率、低能耗等特点,并根据音叉法原理设计了曲轴单拐弯曲疲劳模拟试验台。采用有限元法,利用ANSYS软件对该模拟试验台的谐振器模态进行分析,提取了固有频率,并与实际测量固有频率进行比较,得出模拟值与实际值基本一致,为谐振器的进一步优化设计提供了依据。在对曲轴模拟弯曲疲劳试验台谐振器模态分析的基础上,以达到预定固有频率为优化目标,通过最优化方法和ANSYS软件的优化模块,分析、研究并提出了谐振器主要参数的优化方案,优化后模拟试验台惯性摆臂的体积减少21.6%,而固有频率由原来105.93HZ上升到148.90HZ,得到了较为理想的结果。以服役历史不清且无宏观裂纹的退役曲轴为研究对象,经分析、论证后确定采用金属磁记忆法测量退役曲轴的疲劳损伤。实验结果表明金

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-36
  1.1 课题的来源和背景  11-14
    1.1.1 课题来源  11
    1.1.2 课题背景  11-14
  1.2 课题研究的目的与意义  14-15
    1.2.1 实现我国汽车工业可持续发展重要意义  14
    1.2.2 实现汽车再制造重要意义  14-15
    1.2.3 退役曲轴剩余疲劳寿命重要意义  15
  1.3 国内外研究综述  15-35
    1.3.1 国内外汽车工业可持续发展综述  15-23
    1.3.2 汽车回收利用综述  23-25
    1.3.3 曲轴弯曲疲劳综述  25-30
    1.3.4 疲劳损伤研究综述  30-35
  1.4 本课题研究的主要内容  35
  1.5 本章小结  35-36
第二章曲轴弯曲疲劳模拟试验机设计  36-53
  2.1 曲轴弯曲疲劳模拟方法简介  36-43
    2.1.1 机械激振法  36-39
    2.1.2 三点弯曲法  39-40
    2.1.3 电动谐振法  40-42
    2.1.4 常用曲轴疲劳试验方法特性对比表  42-43
  2.2 曲轴弯曲疲劳模拟试验系统的研究与开发  43-52
    2.2.1 设计原理  43-45
    2.2.2 主要参数计算  45-48
    2.2.3 疲劳试验机简图  48-49
    2.2.4 曲轴参数  49-50
    2.2.5 疲劳试验机机械谐振系统主要结构参数确定  50-52
  2.3 本章小结  52-53
第三章曲轴弯曲疲劳模拟试验机模态分析和优化设计  53-70
  3.1 模态分析基本理论  53-55
    3.1.1 模态分析概述  53
    3.1.2 结构动力学基本理论  53-55
  3.2 有限元法与ANSYS 软件  55-61
    3.2.1 有限元法介绍  55-56
    3.2.2 ANSYS 软件及优化模块  56-61
  3.3 曲轴疲劳试验机的模态分析  61-66
    3.3.1 模态分析步骤  61
    3.3.2 曲轴疲劳试验机的模态分析  61-66
  3.4 曲轴疲劳试验机工作图  66
  3.5 曲轴疲劳试验机的优化设计  66-69
  3.6 本章小结  69-70
第四章 48MnV 曲轴模拟弯曲疲劳损伤的研究  70-88
  4.1 曲轴剩余疲劳寿命测评概述  70-71
  4.2 曲轴疲劳损伤概述  71-72
    4.2.1 金属疲劳破坏机理  71-72
    4.2.2 曲轴弯曲疲劳行为概述  72
  4.3 48MnV 曲轴弯曲疲劳损伤的磁记忆表征  72-87
    4.3.1 金属磁记忆检测基本理论  72-74
    4.3.2 基于金属磁记忆法的退役曲轴损伤检测装置介绍  74-75
    4.3.3 曲轴弯曲疲劳损伤的全程检测试验方法  75-77
    4.3.4 试验结果与评价  77-87
  4.4 本章小结  87-88
第五章全文总结和展望  88-93
  5.1 结论  88-89
  5.2 展望  89-93
    5.2.1 曲轴扭转疲劳模拟试验及其试验装置  89
    5.2.2 弯曲疲劳试验机改进-自动化和智能化  89-92
    5.2.3 曲轴剩余寿命预测展望（磁记忆）  92-93
附录1 用待定系数法求解摆臂最大实振幅  93-95
附录2 几种曲轴模拟疲劳试验台简介  95-100
参考文献  100-105
致谢  105-106
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  106

曲轴模拟弯曲疲劳损伤的磁记忆参数表征

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