某型航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的有限元分析.pdf

1、航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是主要用于飛行高度在5000米以下的中低速飛機(jī)（包括教練機(jī)，無人機(jī)，農(nóng)林用機(jī)等）的動(dòng)力裝置，具有熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、燃油消耗低以及推重比大等優(yōu)點(diǎn)，因此具有廣闊的應(yīng)用前景，是未來航空飛行器動(dòng)力裝置的一個(gè)重要發(fā)展方向。活塞是航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部件，航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性與可靠性受到活塞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的巨大影響。
　　本文以某型航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)活塞為研究對(duì)象，對(duì)活塞的有限元計(jì)算方法進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容包括：總結(jié)了活塞有限元計(jì)

2、算的理論基礎(chǔ)，確定了活塞溫度場(chǎng)的邊界條件的給定方法，建立活塞的有限元計(jì)算模型，采用結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS，對(duì)活塞的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值分析。經(jīng)分析計(jì)算得出發(fā)動(dòng)機(jī)在5000rpm最大扭矩工況下最高溫度為340.3℃，最大熱應(yīng)力為78.46MPa，最大熱變形為0.22mm，最大機(jī)械應(yīng)力170.63MPa，最大綜合應(yīng)力為133MPa。通過對(duì)比活塞的機(jī)械應(yīng)力分布和綜合應(yīng)力分布可以發(fā)現(xiàn)，最大應(yīng)力分布區(qū)域位置都在活塞銷孔內(nèi)緣上側(cè)，但是由于溫度載荷

3、的施加，活塞的綜合應(yīng)力降低了約40MPa。經(jīng)過本文研究分析，更深入地了解活塞的受熱情況，為降低熱負(fù)荷，改善應(yīng)力分布等優(yōu)化設(shè)計(jì)提供精確的理論依據(jù)，可用于航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的故障分析等，并可應(yīng)用于提高航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性及使用壽命。
　　目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)響應(yīng)的研究較少，本文提出了航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的有限元分析方法，用來驗(yàn)證航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)工作的安全性，旨在為航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)活塞結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)儲(chǔ)備，對(duì)