曲軸滾壓關鍵參數(shù)設計理論與數(shù)值模擬

劉榮昌，男，1970年6月生，1993年畢業(yè)于河北工業(yè)大學汽車拖拉機專業(yè)，獲工學學士學位，2001年3月畢業(yè)于西安理工大學機械設計及理論專業(yè)，獲工學碩士學位，2005年6月畢業(yè)于西安理工大學機械設計及理論專業(yè)，獲工學博士學位，主要從事機械設計及理論、車輛工程等方面的研究工作，完成河北省科技廳計劃項目和河北省教育廳項目各一項，獲河北省科技進步三等獎一項，主講的2門課程被評為省級精品課程，現(xiàn)主持國家自然科學基金項目一項，主研河北省教育廳項目2項，發(fā)表學術論文50余篇，其中18篇被EI收錄?，F(xiàn)為河北科技師范學院副教授，機電工程學院院長。機械工程類專業(yè)帶頭人。校級學術骨干，受聘擔任《內燃機學報》特邀編委。秦皇島市第七批專業(yè)技術拔尖人才。

第1 章 概論………………………………………………………… 1

1. 1 曲軸的強度研究回顧……………………………………… 1

1. 2 提高曲軸疲勞壽命的方法和途徑………………………… 17

1. 3 曲軸圓角滾壓工藝………………………………………… 20

1. 4 本書的主要內容…………………………………………… 26

第2 章 曲軸的參數(shù)化建模與有限元分析………………………… 30

2. 1 有限元法的理論基礎和計算平臺………………………… 30

2. 2 曲軸CAE 模型的規(guī)范化………………………………… 42

2. 3 曲軸CAE 模型的參數(shù)化………………………………… 46

2. 4 參數(shù)化曲軸有限元分析系統(tǒng)的開發(fā)……………………… 50

2. 5 直列四缸曲軸分析示例…………………………………… 55

2. 6 結論………………………………………………………… 77

第3 章 滾壓基本工藝參數(shù)的設計方法…………………………… 78

3. 1 圓角滾壓運動及結構參數(shù)的優(yōu)化設計…………………… 79

3. 2 加載范圍與原則的選擇和確定………………………… 102

3. 3 滾壓系統(tǒng)設計的基本計算……………………………… 118

3. 4 加工硬化層深度的軟性系數(shù)描述……………………… 122

3. 5 曲軸滾壓加工的數(shù)值模擬……………………………… 130

第4 章 確定最佳滾壓參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡法……………………… 157

4. 1 最佳殘余應力理論……………………………………… 157

4. 2 曲軸具體工況有限元模擬……………………………… 160

4. 3 曲軸圓角滾壓的正交試驗……………………………… 164

4. 4 基于BP 神經(jīng)網(wǎng)絡殘余應力的預測……………………… 175

4. 5 最佳滾壓參數(shù)的確定…………………………………… 183

第5 章 多項式插值的加權平均法及其應用…………………… 185

5. 1 引言……………………………………………………… 185

5. 2 加權平均法的物理意義………………………………… 186

5. 3 單自變量的情況………………………………………… 187

5. 4 兩自變量的情況………………………………………… 189

5. 5 在有限元形函數(shù)推導中的應用………………………… 192

5. 6 結論……………………………………………………… 198

第6 章 基于虛擬樣機技術的曲軸系動力學分析……………… 199

6. 1 基于Kane-Huston 方法的內燃機動力學建模及仿真…… 200

6. 2 基于虛擬樣機技術的曲軸系動力學分析……………… 216

6. 3 曲軸的固有動力學特性分析…………………………… 229

6. 4 曲軸系受迫振動分析…………………………………… 235

第7 章 曲軸滾壓的顯式動力學分析…………………………… 255

7. 1 滾壓過程的顯式動力學模擬…………………………… 255

7. 2 考慮滾壓強化效應的曲軸強度分析…………………… 270

7. 3 滾壓加工殘余變形的有限元分析……………………… 275

參考文獻…………………………………………………………… 280 2100433B

《曲軸滾壓關鍵參數(shù)設計理論與數(shù)值模擬》為國家自然科學基金項目“曲軸滾壓關鍵參數(shù)設計理論研究”的主要研究成果。作者圍繞曲軸的強度分析和滾壓強化問題進行了深入系統(tǒng)的研究，提出了曲軸滾壓刀具結構參數(shù)、運動參數(shù)和載荷參數(shù)的設計準則與方法；對曲軸滾壓強化的表面硬化層的深度和殘余應力進行理論預測，探討滾壓工藝參數(shù)對殘余應力與變形層分布及數(shù)值上的影響；在對曲軸有限元，模型規(guī)范化研究的基礎上，提出了通用化的分析模塊劃分方法、模型參數(shù)化方法和系統(tǒng)實現(xiàn)方法；通過顯式-隱式求解手段將滾壓強化和強度分析模型有機地融合在一起，形成統(tǒng)一的分析模型，研究考慮滾壓強化效應的曲軸有限元建模與分析方法，對曲軸滾壓后的殘余變形進行了分析計算?！肚S滾壓關鍵參數(shù)設計理論與數(shù)值模擬》內容在一定程度上解決了工程上滾壓工藝參數(shù)和刀具結構參數(shù)選擇無據(jù)可依的問題，為科學評價滾壓強化效果提供了方法和依據(jù)。

《曲軸滾壓關鍵參數(shù)設計理論與數(shù)值模擬》可供企業(yè)中從事曲軸強度和強化研究與實踐的專業(yè)技術人員參考使用，亦可供機械設計、汽車與動力機械工程、應用力學等相關專業(yè)的科研人員、工程技術人員和碩士、博士研究生參考。

第一部 理論篇

第一章 地下水流動及溶質遷移數(shù)學模型

第一節(jié) 關于抽象的數(shù)學模型

第二節(jié) 地下水溶質遷移數(shù)值模型研究現(xiàn)狀

第三節(jié) 地下水流動及溶質遷移數(shù)學模型

第二章 常用地下水數(shù)值模擬軟件

第一節(jié) 地下水流動及溶質遷移數(shù)值模擬軟件的發(fā)展現(xiàn)狀

第二節(jié) GMS和Visual MODFLOW

第三節(jié) FEFLOW

第四節(jié) HYDRUS

第三章 地下水數(shù)值模擬方法

第一節(jié) 水文地質概念模型

第二節(jié) 建立（選擇）合適的數(shù)學模型

第三節(jié) 建立數(shù)值模型

第四節(jié) 模擬結果分析

第二部 應用篇

第四章 數(shù)值模擬在地下水水質評價中的應用

第一節(jié) 序言

第二節(jié) 區(qū)域自然地理及地質概況

第三節(jié) 水文地質條件

第四節(jié) 地下水流數(shù)學模擬及污染預測

第五節(jié) 結論與建議

第五章 數(shù)值模擬在典型礦業(yè)城市地下水污染評價中的應用

第一節(jié) 地質環(huán)境條件

第二節(jié) 地下水污染現(xiàn)狀評價

第三節(jié) 地下水污染預測評價

第四節(jié) 結論與建議

第六章 數(shù)值模擬在垃圾填埋場對地下水污染評價中的應用

第一節(jié) 緒論

第二節(jié) 洛陽市自然地理及垃圾填埋概況

第三節(jié) 張落坪垃圾填埋場概況

第四節(jié) 實驗研究及測試結果分析

第五節(jié) 污染物遷移數(shù)值模擬及污染防治對策

第六節(jié) 結論及建議

第七章 數(shù)值模擬在地下水優(yōu)化開采中的應用

第一節(jié) 緒論

第二節(jié) 研究區(qū)概況

第三節(jié) 地下水模擬模型

第四節(jié) 地下水管理模型

第五節(jié) 地下水開發(fā)風險評價

第六節(jié) 結論