图3 网格模型选中的节点

忽略气缸对活【gāng duì huó】塞的摩擦力的影响，连杆大【lián gǎn dà】端所受【duān suǒ shòu】的压力为：

大端：

P₁ = ¹₄ pD²P_Z - (m_A +m_P )(1+ ^R )Rw² - m_B Rw² （1）

L

式中【shì zhōng】，D 为活塞【wéi huó sāi】直径，P_Z 为最高爆压，m_p 为活塞【wéi huó sāi】质量，R 为曲柄【wéi qǔ bǐng】半径，L 为连杆的长度，ω为曲柄【wéi qǔ bǐng】的角速度。

根据有关资料【guān zī liào】得到连【dé dào lián】杆大端所受的最大压力【lì】为317 kN。

分析认为【wéi】，当活塞位于进气过程【qì guò chéng】上止点时，连杆所【lián gǎn suǒ】受的拉【shòu de lā】力最大。根据将连杆等效为【wéi】二质量单【zhì liàng dān】元的假【yuán de jiǎ】设，忽略气缸对活塞的摩擦力的影响，连杆大【lián gǎn dà】端所受的拉【shòu de lā】力为【wéi】：

式中各符号的含义同（1）式。

根据有【gēn jù yǒu】关资料得到连【dé dào lián】杆大端所受最【suǒ shòu zuì】大拉力为75 kN。

查【chá】 得620 连杆大【lián gǎn dà】端孔径为（含尺寸公差【gōng chà】）135～135.025 mm，宽度为【kuān dù wéi】 44～44.16 mm。约束连杆小端，连杆大【lián gǎn dà】端受力时，取90°对应的面为压【miàn wéi yā】力受力面，计算得【jì suàn dé】到受到最大均布压应力68 MPa，最大拉应力 17 MPa。

根据文献[3] 的研究【de yán jiū】结论，得到的【dé dào de】一定直径【jìng】、一定速度的残【dù de cán】余应力分布规【fèn bù guī】律见图【tú】4、图【tú】5、图【tú】

图【tú】5 速度为【sù dù wéi】40 m/s 的弹丸【de dàn wán】的应力图【tú】像图【tú】4 速度为【sù dù wéi】70 m/s 的弹丸【de dàn wán】的应力图【tú】像

图6 速度为【sù dù wéi】60 m/s 的弹丸【de dàn wán】的应力图像 图7 速度为【sù dù wéi】80 m/s 的弹丸【de dàn wán】的应力图像

6、图 7。

由文献[3] 的结果，发现大部分最大残余应力处出现在深度为0.25 mm 的部位【de bù wèi】。经过简【jīng guò jiǎn】化筛选之后【zhī hòu】，总结出以下十【yǐ xià shí】四种表面残余应力情【yīng lì qíng】况，见表1。

表1 残余应力的分布规律

将这14 种残余【zhǒng cán yú】应力的【yīng lì de】分布规律，分别在【fèn bié zài】workbench中进行静力学计算。将静力学分析【xué fèn xī】结果

导入专业疲劳【yè pí láo】分析软【fèn xī ruǎn】件nCode 中【zhōng】（见图【jiàn tú】8），进行疲【jìn háng pí】劳分析计算，得到疲劳损伤云图【yún tú】（见图【jiàn tú】9）。经过在ncode 中【zhōng】的模拟计算，共计得到14 种

图【tú】8 疲劳分析与有限元分【xiàn yuán fèn】析链接【xī liàn jiē】图【tú】

3.328×10^-4 2.784×10^-4 2.329×10^-4 1.949×10^-4 1.631×10^-4 1.364×10^-4 1.141×10^-4 9.550×10^-5 7.990×10^-5 6.685×10^-5 No Data

图 9疲劳损伤云图

表【biǎo】 2 14 种残余应力的【yīng lì de】最大疲劳损伤

疲劳损伤云图，损伤结果见表2。

2结果分析

通过第一组【zǔ】、第四组【zǔ】和第八【hé dì bā】组【zǔ】、第九组【zǔ】的比较【de bǐ jiào】见表3。

表34种残余应力的最大疲劳损伤

 可以看出，其他条【qí tā tiáo】件相同的情况下，外表面残余应【cán yú yīng】力为负【lì wéi fù】值的时候，最大疲劳损伤【láo sǔn shāng】小于外表面残余应【cán yú yīng】力为正值的时候，也就是说外表【shuō wài biǎo】面的残【miàn de cán】余应 

力【lì】为负值最好。由于金属材料【shǔ cái liào】的抗压性能往往远远【wǎng yuǎn yuǎn】大于材料的抗拉性能【lā xìng néng】，应力为【yīng lì wéi】负，表示是压应力【yā yīng lì】，连杆未加载负荷的时【hé de shí】候已经提前存了一个压应力【yā yīng lì】了，当连杆【dāng lián gǎn】再受到往复力【lì】、拉力的时【lì de shí】候会被残余【bèi cán yú】的压应【de yā yīng】力【lì】抵消一部分，受到压【shòu dào yā】力的时【lì de shí】候会叠【hòu huì dié】加上去【jiā shàng qù】。当金属受压的时候，金属晶体结构被压地【bèi yā dì】夯实【bèn shí】，不容易产生疲劳裂纹【láo liè wén】。一般来说，金属的抗压性能又优【néng yòu yōu】越于抗拉性能【lā xìng néng】。使用喷丸等工艺使外表面一定深度有一定的压应【de yā yīng】力【lì】，对提高疲劳损【pí láo sǔn】伤有帮助。

通过第【tōng guò dì】一组、第七组、第八组、第十四组的比较见表4。

表44种残余应力的最大疲劳损伤

可以看出，在外表【zài wài biǎo】面残余【miàn cán yú】应力为【yīng lì wéi】-200 MPa 的情况下【xià】，0.25 mm 处的残余应力【yú yīng lì】是有一个最优【gè zuì yōu】值的，由最大疲劳损伤的变化可以看出，0.25 mm 处的最优值应为-400 MPa。

通过第一组、第四组【dì sì zǔ】、第五组、第十二【dì shí èr】组的比【zǔ de bǐ】较见表5。

可以看出【chū】，在【zài】0.25 mm 深度的【shēn dù de】残余应力取-400 MPa 的情况下，表面残余应力的值并【de zhí bìng】非越大

5、结论：

表54种残余应力的最大疲劳损伤

 越好，而是有一个最【yī gè zuì】佳值，通过上表可以大致判断出为【duàn chū wéi】 -200 MPa。综上所述，找出的最优残【zuì yōu cán】余应力【yú yīng lì】分布规【fèn bù guī】律为第一组，见表 6。目前普【mù qián pǔ】遍使用的喷丸工艺产生的残【shēng de cán】余应力【yú yīng lì】分布规【fèn bù guī】律是第十三组数据【shù jù】，并非最优，这是可以再优化的【huà de】。目前找到的最【dào de zuì】优数据【yōu shù jù】是第一【shì dì yī】组数据【shù jù】，所以在生产过程中可尝试使【cháng shì shǐ】残余应力【yú yīng lì】分布规【fèn bù guī】律达到第一组，使喷丸【shǐ pēn wán】工艺对【gōng yì duì】连杆抗【lián gǎn kàng】疲劳性能的提高达到最优。