气缸套疲劳寿命模拟试验研究

摘要

采用有限元仿真和试验结合的方法研究了气缸套的静态失圆变形。将机体-气缸套-气缸垫-缸盖-螺栓等零部件装配，施加不同的螺栓预紧力，分别测量缸套的内孔的径向变形分布，并利用 MATLAB绘制了缸套变形三维云图；根据实测单个机体的上环带和缸套内孔变形数据，建立包含有机体、缸盖、气缸垫、气缸套和螺栓等零件的装配体有限元模型，首先根据有限元仿真的结果得出了螺栓预紧力载荷在缸套和机体上的分配比例，然后用 MATLAB软件对有限元结果进行处理，绘制了由仿真模拟得出的缸套内表面变形的三维云图，研究了机体初始变形对气缸套径向变形仿真的影响。结果表明：机体上环带初始变形对气缸套失圆影响显著，建立机体的有限元模型时，应该考虑机体上环带的初始变形。
　　在利用静态实验数据标定有限元模型基础上，研究气缸套与机体的不同配合公差对气缸套的失圆规律。结果表明：在冷态装配下，环带配合公差对气缸套的失圆有一定的影响，兼顾气缸套的膨胀量和收缩量两个因素，存在一个最佳的配合公差带。
　　设计加工了缸套的疲劳试验夹具，在高频疲劳试验机上施加轴向交变载荷，模拟气缸套在螺栓预紧力和缸内气体爆发压力载荷的共同作用下的状态。试验验证了缸套等零部件组成的装配体和疲劳试验夹具，在疲劳试验机试验条件下工作的可靠性；采用疲劳分析软件预测了气缸套在疲劳试验机试验条件下的疲劳寿命及疲劳安全系数。

目录

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3使用软件介绍

1.4研究内容和技术路线

第2章气缸套的静态装配试验

2.1试验对象

2.2试验仪器

2.3试验方法及要求

2.4试验结果及分析

2.5两种机型试验结果对比

2.6本章小结

第3章气缸套静态装配变形的有限元模拟

3.1几何模型处理和有限元模型建立

3.2气缸套等组件的材料属性

3.3力边界条件的确定

3.4分析步的确定

3.5接触边界条件的确定

3.6位移边界条件的确定

3.7计算结果和结果处理

3.8结果分析

3.9本章小结

第4章气缸套的上环带配合公差研究

4.1气缸套失圆的理论基础

4.2不同配合公差的有限元模拟

4.3本章小结

第5章气缸套疲劳试验方法的提出及可行性验证

5.1气缸套的疲劳试验方法分析

5.2疲劳试验仪器

5.3疲劳试验要求

5.4疲劳试验夹具的设计

5.5疲劳装配体的装夹

5.6疲劳试验参数

5.7疲劳试验过程

5.8疲劳试验结果及分析

5.9本章小结

第6章气缸套疲劳寿命及安全系数计算

6.1疲劳理论依据

6.2气缸套疲劳分析的内容和方法

6.3应力疲劳模拟

6.4本章小结

第7章总结和展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果