随着发动机朝高转速、高功率密度和高燃烧压力的方向发展,其工作条件愈加苛刻,这对机体的疲劳可靠性也提出了更高的要求。疲劳模拟试验作为机体疲劳可靠性的主要研究手段之一,已得到广泛的应用。然而,在疲劳模拟试验中不同的加载方式对机体的局部载荷及疲劳失效模式有不同的影响,在何种情况下使用何种加载方式,何种加载方式更佳,目前尚无统一的定论,尤其是对于V型发动机而言。本文以某V12船用柴油机为研究对象,基于仿真计算和模拟试验相结合的方法,对比研究了四种模拟试验加载方式对V型机体局部载荷和疲劳失效模式的影响。这四种加载方式分别是对缸加载方式、斜对缸加载方式Ⅰ、斜对缸加载方式Ⅱ以及四缸加载方式。在对比分析中除了加载气缸和加载工装的数量以及位置不一样之外,其他条件如材料物性参数、载荷接触等均保持一致,以便更好地开展加载方式的影响研究。由于试验条件的限制,无法对这四种加载方式一一进行疲劳试验,因此本文的研究思路为首先通过对缸加载方式机体疲劳模拟试验和仿真计算相结合的方法,验证对缸加载方式有限元模型的准确性,在此基础上,利用仿真手段研究其他三种加载方式对机体局部载荷和疲劳失效模式的影响。具体工作如下:首先建立V型发动机的曲轴轴系动力学计算模型,获取不同转速下主轴承座的受力和弯矩随曲轴转角的变化曲线,为疲劳模拟试验提供载荷参考;接着建立对缸加载方式有限元模型,计算机体关键部位的应力场分布、安全系数和疲劳寿命分布,并通过对缸加载方式机体疲劳模拟试验进行验证;然后建立斜对缸加载方式Ⅰ、斜对缸加载方式Ⅱ以及四缸加载方式的有限元模型,按照相同的分析参数和步骤,计算得到机体关键部位的应力场分布、安全系数和疲劳寿命分布;最后对比研究四种加载方式对机体关键部位局部载荷和疲劳失效模式的影响。研究表明,四缸加载方式最符合发动机实际运行情况,对机体的考核最严苛最全面,在实际试验中应该优先采用;斜对缸加载方式Ⅰ对机体的考核不够全面且过于乐观,不利于可靠性验证,不应该使用。从机体关键部位的平均应力、应力幅值和安全系数的角度来看,对缸加载方式与四缸加载方式的误差基本在10%以上,某些区域超过100%;斜对缸加载方式Ⅱ与四缸加载方式的误差绝大部分在10%以下。因此若受限于试验条件无法采用四缸加载方式,可选择斜对缸加载方式Ⅱ进行合理替代,而对缸加载方式要慎重使用。