结构

曲轴是汽车发动机中最重要、承载最复杂的零件之一。曲轴在运转时，每个曲拐上都承受周期性变化的力，导致曲轴容易产生周期性的扭转和弯曲变形。多缸发动机曲轴较长，扭转刚度较小，扭转频率相对较低，在工作范围内容易发生强烈的共振，产生曲轴扭断；另外曲轴的振动也会引起整机的振动，进而传递至车内，影响乘员的乘坐舒适性。

因此，对曲轴的振动特性进行计算分析，对于指导曲轴的安全设计、提高曲轴寿命和整机性能有着重要意义。

在实际工作中，曲轴在离心力和活塞连杆推拉力的作用下产生预应力，预应力的存在使曲轴结构的刚度产生变化，从而使结构的固有振动特性发生改变。本案例针对四缸四冲程发动机曲轴进行预应力模态分析，边界条件和载荷设置如下：
边界条件：对第3主轴颈表面节点同时施加径向位移和轴向位移约束，对于其余主轴颈仅施加径向位移约束。
载荷设置：在各连杆轴径按曲轴工况循环极限位置施加拉压载荷，对曲轴整体施加旋转角加速度载荷。
通过本APP可实现：
1. 考虑旋转离心力和活塞连杆推拉力使曲轴产生的预应力对曲轴振动特性的影响，更加接近曲轴的工程实际情况；
2. 曲轴的参数化建模，通过调整几何参数，对比评估不同设计参数下曲轴的振动特性；
3. 调整载荷参数，进行曲轴在不同循环极限工况下的静力和预应力模态分析，获得不同工况下曲轴的应力结果和模态结果；
4. 调整网格密度，研究网格尺寸对曲轴固有模态频率的影响。