随机有限元法对柴油机连杆疲劳强度分析外文文献翻译及中英文翻译

附录1：外文原文附录2：外文翻译随机有限元法对柴油机连杆疲劳强度分析摘要本文用摄动随机有限元法 (PSFEM) 分析了柴油机连杆 (cr) 的应力。柴油机的疲劳损失判据提出了柯尔顿多兰疲劳累计损伤理论。根据疲劳失效判据和随机应力分析结果，一次二阶距法被应用于疲劳强度可靠性的分析。通过与蒙特卡罗模拟的比较,证明了随机有限元法在随机应力分析中的有效性和准确性。这一分析表明,某型柴油机连杆的可靠性是 0.99917,这与工厂的统计数据是相符的。简介在传统的柴油机连杆的设计参数中例如，结构尺寸，材料性能，外部载荷等经常被视为确定性变量。事实上，制造和使用时，考虑到许多不确定因素，这些参数又会有不确定性。为了解释不确定性的影响,常用的方法是应用安全系数，但如何选择正确的安全系数是困难的。.当安全系数较小时,结构可能不安全。当安全系数大时, 结构可能很重。除上述影响以外,安全因素还不能为设计改进提供帮助。为了避免任何安全因素的负面影响, 本文采用了可靠性分析法。在可靠性分析中,经常使用蒙特卡罗模拟(Astill et al 1972)。为了得到准确的结果,必须有大量的样品,这就意味着极大的计算量,特别是在高可靠性结构中。在本文中,有一个不同的方法, PSFEM (Nakagiri 和 Hisada, 1982) 结合AFOSM 方法 (Hasofer 和琳德, 1974), 用于疲劳柴油机 连杆的强度可靠性分析。在分析中,燃烧峰值压力,活塞组质量,曲轴转速,小端孔和叶套管之间的干涉幅度,弹性模量和泊松比被认为是随机的变量。应力的平均值、方差和协方差通过PSFEM得到。这些统计数据用于通过AFOSM 方法的可靠性分析中。为了展示这个方法的特征提供一个例子和实验。应力分析上述提到的方法是应用在固定型号的柴油机连杆的疲劳强度分析中的。在应力分析中,连杆的所受的外界压力,燃烧峰值压力,活塞组质量,曲轴转速,小端孔和叶套管之间的干涉幅度,都被列入考虑范围之内。通过计算机应用AFOSM 方法在分析连杆的可靠性时，我们得到在柴油机连杆上的一些疲劳强度危险点，它表明了，在压力条件下这个地方的可可靠性是最低的。在计算时,考虑到两个条件: 在TDC上最大的压力条件和在TDC附近最大的拉力条件下。举例来说,我们只分析了小端的应力,因为它经历了更高的应力。另外,计算模型时简化了三个方面。第一, 外部载荷是对称的。柴油机连杆轴在最大拉力和最大压力的条件下,只使用小端的一半用于计算。第二，活塞销施加在小端孔上的作用力假定为在余弦分布，分布角为160，在拉力条件下180。图3拉力条件的应力分布，图4压力条件的应力分布。第三, 采用平面应力模型。柴油机连杆被当作二维模型在不同的零件中是具有不同厚度的。在自动有限元网格生成中, 连杆分为多个区域有不同厚度。三线网格是通过前沿法在每个区域中生成(Peraire et al, 1987)。负载分布连同 FE网格显示在图 2。根据计算, 最大应力振幅发生在连杆可传递弧在小端和小腿之间的外边界。在图中指出了应力幅度较大的点2。这些积分用于可靠性分析。尽管 连杆的压力是在二维状态, 这些 危险 点的重量在一维状态。但是它要么是压应力要么是拉应力，因为 危险 点位于柴油机连杆体的自由边界。柴油机连杆表面分布的应力情况显示在3和图4。 为了与 PSFEM 进行比较, 还进行了蒙特卡罗模拟。两种方法的应力统计如表2所示。表明两种方法的结果彼此重合。然而,蒙特卡洛模拟非常耗时。当样品的数量为 200, 时间在蒙特卡罗模拟上花费的时间是PSFEM花费时间的20倍。除了压力统计, PSFEM 提供的压力对于每个基本随机变量的响应灵敏度也是有影响的。从表2中可以看出, 燃烧峰值压力和转速在压力状态下表现的更敏感。因为燃烧压力只存在于压力条件下, 而在拉力条件下燃烧峰值压力的灵敏度为零。 实验在柴油机连杆的可靠性分析中,准确的获得应力的数据是非常重要的。本文中应力的平均值和方差是由 PSFEM 获得的。为了检查数据的准确性和该方法的可靠性, 应用单光束激光散斑干涉法进行了柴油机连杆形变实验。实验是在万能材料试验机上进行的。在实验中几个柴油机连杆被测试。测试点和载荷的情况在下图中显示。位移计算和实验所收到的分数显示在表6中