基于脉冲电流处理连杆材料36MnVS4的力学性能研究

摘要

绿色、低碳、节能等要求，使汽车发动机的生产变得更加严格。连杆作为发动机的主要零件之一，其性能与质量的改进将会对发动机生产与使用产生重大影响。 本文探究了经过高能瞬时脉冲电流处理的连杆材料36MnVS4的力学性能，并对连杆进行了有限元仿真分析与优化，主要内容如下： 1.对脉冲电流处理与未处理的试样进行了拉伸试验与断裂韧性试验。测量了试样的显微维氏硬度，并对断口形貌及试样的微观组织进行了观察。 2.对脉冲电流处理与未处理试样的微观组织进行分析，得到处理试样的微观组织中，铁素体数量明显减少，且被细化，分布更加均匀，而珠光体有一定增加。拉伸性能发生改变，抗拉强度提高到1131MPa，塑性有所降低。断裂韧性KⅠC提高到62.9MPam1/2，硬度值提高到322.437HV。 3.利用试验得到的力学参数，计算连杆在最危险工况下的受力；使用SolidWorks建立连杆三维模型，利用ANSYS进行连杆的有限元仿真，并计算出脉冲电流处理与未处理连杆的静强度安全系数。 4.根据脉冲电流处理连杆的静强度安全系数富裕量，对连杆进行相对优化设计，并对优化后的连杆进行模态分析，得到连杆前6阶的固有频率和振型，并对得到的各阶振型图进行了分析。为连杆的进一步设计提供了依据。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 研究现状

1.3.1 连杆研究现状

1.3.2连杆材料国内外发展及研究现状

1.3.3 脉冲电流处理工艺的研究现状

1.4 本文研究内容

第2章 材料的处理与力学性能测试

2.1 试验原材料

2.2 试验技术路线

2.3 试样的制备

2.3.1 拉伸试样的制备

2.3.2 断裂试样的制备

2.4 电脉冲处理

2.5 力学性能测试

2.5.1 拉伸试验

2.5.2 断裂韧性试验

2.5.3 硬度测试

2.6 显微组织与断口观察

2.6.1 金相观察

2.6.2 扫描电镜观察

2.7 本章小结

第3章 脉冲电流处理对36MnVS4组织和性能的影响

3.1 脉冲电流处理36MnVS4钢试样的显微组织

3.2 脉冲电流处理36MnVS4的力学性能分析

3.2.1脉冲电流处理36MnVS4的拉伸性能

3.2.2脉冲电流处理36MnVS4的断裂韧性

3.3脉冲电流处理36MnVS4的硬度值

3.4 拉伸断口分析

3.4.1 拉伸试样宏观断口

3.4.2 拉伸断口的电镜形貌

3.5 本章小结

第4章 发动机连杆有限元分析

4.1 连杆的运动分析

4.1.1 连杆的角位移

4.1.2 连杆的角速度

4.1.3 连杆的角加速度

4.2连杆的受力分析

4.2.1 连杆最大压力的计算

4.2.2 连杆最大拉力的计算

4.3 发动机连杆的三维模型构建

4.4 有限元分析流程

4.5 ANSYS软件对连杆的有限元分析

4.5.1 网格的划分

4.5.2 连杆的边界条件及载荷的施加

4.5.3 连杆的静强度计算

4.5.4 有限元计算结果分析

4.6 本章小结

第5章 发动机连杆优化与模态分析

5.1 连杆优化方案

5.2 优化有限元分析结果对比

5.3连杆模态分析

5.3.1 模态分析理论

5.3.2 连杆ANSYS模态分析

5.3.3 结果与分析

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 存在的不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文