附件C：譯文

曲軸滾壓過程耐久性優(yōu)化

摘要：曲軸設(shè)計(jì)時(shí)往往帶有一個(gè)小圓角半徑。曲軸的圓角壓延是工程上通常采用的方法之一，以便能夠改善曲軸的疲勞壽命。圓角的壓延過程會(huì)導(dǎo)致圓角半徑表面周圍上下處產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。因此，曲軸的疲勞壽命得到了改善。一種分析技術(shù)方法被用來優(yōu)化曲軸的壓延過程來滿足曲軸設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)耐久性的要求。非線性有限元分析被用來實(shí)現(xiàn)近似表示對(duì)由曲軸滾壓過程產(chǎn)生的應(yīng)力分布，同時(shí)開發(fā)的裂縫建模技術(shù)來計(jì)算以混合了沿裂縫擴(kuò)展表面的殘余應(yīng)力和作用應(yīng)力分布為基礎(chǔ)的等效應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍。極限等效應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍是從之前在曲軸各區(qū)域上的階梯測試獲得的。如果極限等效應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍超過了最大計(jì)算等效應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍，那么就滿足了耐久性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。由于模擬壓延過程和計(jì)算等效應(yīng)力強(qiáng)度因子的建模技術(shù)復(fù)雜，一個(gè)基于整體設(shè)計(jì)方法元模型的選擇，可以作為表面產(chǎn)生響應(yīng)的采樣點(diǎn)和二次多項(xiàng)式擬合技術(shù)。在元模型優(yōu)化過程中，滾壓力，滾壓角，圓角半徑是控制系數(shù)，而在極限等效應(yīng)力因子變化范圍中，滾壓力，滾壓角，圓角半徑則被認(rèn)為是干擾因素。通過使用Hooke-Jeeves直接模式搜索方法和蒙特卡洛模擬技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)可以獲得最高的可靠性和最小的變動(dòng)系數(shù)(COV)。
關(guān)鍵詞：優(yōu)化，曲軸，整體設(shè)計(jì)，等效應(yīng)力強(qiáng)度因子，耐久性，可靠性


1引言
由于組裝的限制，曲軸設(shè)計(jì)時(shí)在銷和軸的連接出會(huì)帶有小的圓角。當(dāng)曲軸受到作用載荷時(shí)，在高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生的應(yīng)力可以引起疲勞裂紋，導(dǎo)致突變失效。圓角滾壓工序是改善曲軸疲勞強(qiáng)度常用的技術(shù)，因?yàn)闈L壓過程在接觸面和次表層產(chǎn)生的壓縮殘余應(yīng)力可以抑制疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)散。
由圓角滾壓過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及其對(duì)曲軸疲勞壽命的影響可以通過實(shí)驗(yàn)［1-4］和分析［5-8］的方法來確定。根據(jù)Spiteri et al文章[7]，作者研究了在滾壓過程中對(duì)曲軸疲勞強(qiáng)度影響的關(guān)鍵參數(shù)。非線性有限元分析被用來模擬曲軸滾壓過程，而裂縫建模技術(shù)則用來計(jì)算結(jié)合了沿潛在裂縫擴(kuò)展面的殘余應(yīng)力和作用應(yīng)力。由于模擬滾壓過程和計(jì)算等效應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍的復(fù)雜性，采用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)方法研究隨機(jī)輸入輸出關(guān)系的確是個(gè)挑戰(zhàn)。本文將曲軸優(yōu)化過程分為兩個(gè)階段進(jìn)行：建立一個(gè)元模型作為等效應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍的應(yīng)用，以及對(duì)疲