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文檔簡介
1、作為活塞式發(fā)動機(jī)工作環(huán)境最惡劣的關(guān)鍵零件,活塞的工作情況直接關(guān)系到內(nèi)燃機(jī)的工作可靠性和使用耐久性,同時也關(guān)系到排放和經(jīng)濟(jì)性。發(fā)動機(jī)工作時,一方面受到高溫燃?xì)獾淖饔?,使活塞承受很高的溫度,而且溫度分布很不均勻?qū)?dǎo)致熱變形和熱應(yīng)力的產(chǎn)生,另一方面在高壓氣體和往復(fù)慣性力的作用下,活塞產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力和機(jī)械變形。因此,對活塞的溫度場、熱應(yīng)力場以及熱機(jī)耦合應(yīng)力場進(jìn)行分析,綜合了解活塞的熱負(fù)荷和綜合應(yīng)力分布情況,對于提出評并價改進(jìn)措施,強(qiáng)化活塞具有重要
2、意義。
為研究活塞的熱應(yīng)力和熱機(jī)耦合應(yīng)力,了解其溫度分布情況,評價活塞頂部陽極氧化層對活塞熱負(fù)荷的影響,文章采用硬度塞法測溫試驗(yàn),并結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算的方法進(jìn)行研究。
試驗(yàn)選用GCr(1)5軸承鋼作為硬度塞材料,通過測量不同回火溫度下的回火硬度,得到硬度-回火溫度(HV-T)曲線。在試驗(yàn)活塞上確定測量點(diǎn)并安裝硬度塞,在發(fā)動機(jī)的額定工況進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)硬度塞HV-T曲線,由試驗(yàn)后的硬度塞硬度推算得到相應(yīng)的溫度,該溫度即為
3、活塞上被測點(diǎn)在額定工況下所達(dá)到的溫度。
本文借助Pro/E軟件建立活塞組的三維模型,用Hypermesh創(chuàng)建網(wǎng)格模型,利用Abaqus給定活塞的熱邊界條件和力學(xué)邊界條件,創(chuàng)建有限元模型和進(jìn)行仿真計(jì)算,并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對熱學(xué)邊界進(jìn)行校驗(yàn),得到能夠準(zhǔn)確描述活塞溫度場的有限元模型。仿真計(jì)算得到了兩種活塞的溫度場、熱應(yīng)力場、熱機(jī)耦合應(yīng)力場。計(jì)算結(jié)果表明:仿真溫度值與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好,相對誤差小于5%;活塞頂面的陽極氧化,使活塞的整體溫度
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