《曲轴滚压关键参数设计理论与数值模拟》为国家自然科学基金项目“曲轴滚压关键参数设计理论研究”的主要研究成果。作者围绕曲轴的强度分析和滚压强化问题进行了深入系统的研究，提出了曲轴滚压刀具结构参数、运动参数和载荷参数的设计準则与方法；对曲轴滚压强化的表面硬化层的深度和残余应力进行理论预测，探讨滚压工艺参数对残余应力与变形层分布及数值上的影响；在对曲轴有限元，模型规範化研究的基础上，提出了通用化的分析模组划分方法、模型参数化方法和系统实现方法；通过显式-隐式求解手段将滚压强化和强度分析模型有机地融合在一起，形成统一的分析模型，研究考虑滚压强化效应的曲轴有限元建模与分析方法，对曲轴滚压后的残余变形进行了分析计算。《曲轴滚压关键参数设计理论与数值模拟》内容在一定程度上解决了工程上滚压工艺参数和刀具结构参数选择无据可依的问题，为科学评价滚压强化效果提供了方法和依据。

《曲轴滚压关键参数设计理论与数值模拟》可供企业中从事曲轴强度和强化研究与实践的专业技术人员参考使用，亦可供机械设计、汽车与动力机械工程、套用力学等相关专业的科研人员、工程技术人员和硕士、博士研究生参考。

刘荣昌，男，1970年6月生，1993年毕业于河北工业大学汽车拖拉机专业，获工学学士学位，2001年3月毕业于西安理工大学机械设计及理论专业，获工学硕士学位，2005年6月毕业于西安理工大学机械设计及理论专业，获工学博士学位，主要从事机械设计及理论、车辆工程等方面的研究工作，完成河北省科技厅计画项目和河北省教育厅项目各一项，获河北省科技进步三等奖一项，主讲的2门课程被评为省级精品课程，现主持国家自然科学基金项目一项，主研河北省教育厅项目2项，发表学术论文50余篇，其中18篇被EI收录。现为河北科技师範学院副教授，机电工程学院院长。机械工程类专业带头人。校级学术骨干，受聘担任《内燃机学报》特邀编委。秦皇岛市第七批专业技术拔尖人才。

第1 章 概论………………………………………………………… 1
1. 1 曲轴的强度研究回顾……………………………………… 1
1. 2 提高曲轴疲劳寿命的方法和途径………………………… 17
1. 3 曲轴圆角滚压工艺………………………………………… 20
1. 4 本书的主要内容…………………………………………… 26
第2 章 曲轴的参数化建模与有限元分析………………………… 30
2. 1 有限元法的理论基础和计算平台………………………… 30
2. 2 曲轴CAE 模型的规範化………………………………… 42
2. 3 曲轴CAE 模型的参数化………………………………… 46
2. 4 参数化曲轴有限元分析系统的开发……………………… 50
2. 5 直列四缸曲轴分析示例…………………………………… 55
2. 6 结论………………………………………………………… 77
第3 章 滚压基本工艺参数的设计方法…………………………… 78
3. 1 圆角滚压运动及结构参数的最佳化设计…………………… 79
3. 2 载入範围与原则的选择和确定………………………… 102
3. 3 滚压系统设计的基本计算……………………………… 118
3. 4 加工硬化层深度的软性係数描述……………………… 122
3. 5 曲轴滚压加工的数值模拟……………………………… 130
第4 章 确定最佳滚压参数的神经网路法……………………… 157
4. 1 最佳残余应力理论……………………………………… 157
4. 2 曲轴具体工况有限元模拟……………………………… 160
4. 3 曲轴圆角滚压的正交试验……………………………… 164
4. 4 基于BP 神经网路残余应力的预测……………………… 175
4. 5 最佳滚压参数的确定…………………………………… 183
第5 章 多项式插值的加权平均法及其套用…………………… 185
5. 1 引言……………………………………………………… 185
5. 2 加权平均法的物理意义………………………………… 186
5. 3 单自变数的情况………………………………………… 187
5. 4 两自变数的情况………………………………………… 189
5. 5 在有限元形函式推导中的套用………………………… 192
5. 6 结论……………………………………………………… 198
第6 章 基于虚拟样机技术的曲轴系动力学分析……………… 199
6. 1 基于Kane-Huston 方法的内燃机动力学建模及仿真…… 200
6. 2 基于虚拟样机技术的曲轴系动力学分析……………… 216
6. 3 曲轴的固有动力学特性分析…………………………… 229
6. 4 曲轴系受迫振动分析…………………………………… 235
第7 章 曲轴滚压的显式动力学分析…………………………… 255
7. 1 滚压过程的显式动力学模拟…………………………… 255
7. 2 考虑滚压强化效应的曲轴强度分析…………………… 270
7. 3 滚压加工残余变形的有限元分析……………………… 275
参考文献…………………………………………………………… 280