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文檔簡(jiǎn)介
1、氣缸蓋作為燃燒室最重要的受熱零部件之一,長期承受較高的熱載荷、機(jī)械約束及周期性的爆發(fā)壓力,容易發(fā)生疲勞失效,從而影響內(nèi)燃機(jī)的整體壽命。本文以數(shù)值仿真為主要手段,通過改變缸蓋內(nèi)部水套的局部結(jié)構(gòu),探究水套結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)缸蓋溫度場(chǎng)分布和高周疲勞安全系數(shù)的影響,并提出了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方案。本文的主要工作如下:
1.建立某六缸機(jī)型的一缸一蓋模型,進(jìn)行網(wǎng)格劃分,施加流動(dòng)與傳熱邊界條件,通過流固耦合計(jì)算得到溫度場(chǎng)分布,與測(cè)溫試驗(yàn)進(jìn)行比較,驗(yàn)證了
2、數(shù)值模型的有效性;
2.以單缸模型作為研究對(duì)象,施加機(jī)械載荷和周期性爆發(fā)壓力載荷,并以流固耦合計(jì)算得到的溫度場(chǎng)作為熱載荷,通過熱機(jī)耦合計(jì)算得到缸蓋高周疲勞易失效區(qū)域,并針對(duì)該區(qū)域提取主要結(jié)構(gòu)參數(shù),確定計(jì)算分析范圍;
3.基于上述計(jì)算模型,探索水套不同結(jié)構(gòu)參數(shù)水平下,缸蓋溫度場(chǎng)的分布狀態(tài)。結(jié)果表明,對(duì)易失效區(qū)域進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)的變化,以缸蓋最高溫度、火力面最高溫度、研究區(qū)域典型節(jié)點(diǎn)溫度值為評(píng)價(jià)指標(biāo)的缸蓋溫度場(chǎng)的分布基本無變
3、化;
4.以原結(jié)構(gòu)缸蓋流固耦合計(jì)算得到溫度場(chǎng)為熱載荷統(tǒng)一施加到不同冷卻水套結(jié)構(gòu)參數(shù)變化水平的計(jì)算模型中,探索冷卻水套不同結(jié)構(gòu)參數(shù)水平單因素作用下,缸蓋高周疲勞安全系數(shù)的分布狀態(tài)。結(jié)果表明,對(duì)于兩進(jìn)氣門處冷卻水套過渡圓角區(qū)域,熱機(jī)耦合下所承受的為拉應(yīng)力,單獨(dú)加厚這兩處過渡圓角區(qū)域均有利于提高該氣門冷卻水套區(qū)域的疲勞安全系數(shù)。兩排氣門中,靠近缸蓋出水口的排氣門處冷卻水套過渡圓角區(qū)域,熱機(jī)耦合下承受的為壓應(yīng)力,疲勞安全系數(shù)較大;另外
4、一處排氣門處冷卻水套過渡圓角區(qū)域,熱機(jī)耦合下承受拉應(yīng)力,單獨(dú)加厚該區(qū)域不利于提高該氣門處冷卻水套區(qū)域的疲勞安全系數(shù);
5.結(jié)合單因素冷卻水套結(jié)構(gòu)優(yōu)化,探究冷卻水套不同結(jié)構(gòu)參數(shù)水平多因素作用下,缸蓋高周疲勞安全系數(shù)的分布狀態(tài)。最終提出一種優(yōu)化方案:將承受拉應(yīng)力的三處氣門處冷卻水套過渡圓角區(qū)域均采取加厚方法,在兩進(jìn)氣門處水套過渡圓角區(qū)域分別加厚0.8mm,在一排氣門水套過渡圓角區(qū)域加厚0.2mm。該方案能夠整體提高先前所述易失效區(qū)
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