马星国，陈 崇，尤小梅，刘志民

（沈阳理工大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110159）

曲轴是发动机的核心部件，受到周期性变化的气缸压力和活塞连杆组件的惯性力的共同作用，同时还受到轴系扭振力的影响.各种复杂的作用力在曲轴上产生交变的扭转应力和弯曲应力.这些应力都可能引起曲轴的疲劳失效，因此对曲轴进行疲劳寿命分析十分必要.随着发动机不断向大功率，小型化方向发展，对曲轴的可靠性提出了更高的要求.如果在获得实物样件之前，就能对曲轴进行精确的动力学计算和疲劳分析，及时发现存在的问题并加以改进，即可有效缩短产品的研发周期，降低费用，对曲轴的设计和制造具有重要意义.

目前，曲轴的疲劳分析方法主要有：

（1）传统静态疲劳分析法.该方法简单易行，但其仅考虑最大应力而且不能反映振动特性和影响［1］.

（2）有限元方法和多体系统仿真相结合的分析方法［2］.其关键技术是模态分析和线性叠加，该方法在进行不太复杂的机械系统疲劳分析时，能体现出较好的计算效率.

（3）直接动力学分析方法［3］.由于该方法计算开销相对较大，国内在动力学和疲劳分析方面的应用尚不多见［4－5］.

本文采用有限元法和多体系统动力学仿真相结合的分析方法对曲轴进行疲劳分析.利用有限元软件LMS驱动MSC.NASTRAN得到曲轴在多点约束（MPC）下的自由模态，调用LMS.Durability模块进行曲轴疲劳寿命计算.

1 多柔体动力学理论

柔性体变形运动可由离散……