增壓柴油機(jī)活塞熱力性能有限元仿真分析.pdf

1、活塞組是影響柴油機(jī)性能的主要因素之一，其中活塞起到了主導(dǎo)影響作用。活塞在柴油機(jī)中屬于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的零部件，且工作環(huán)境惡劣，因此在活塞的設(shè)計(jì)中，除了要考慮動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性外，還需分析受熱、受力情況，以達(dá)到可靠性的要求。
　　在柴油機(jī)將燃燒熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程中，活塞起著至關(guān)重要的作用，熱載荷帶來(lái)的熱變形和應(yīng)力成為活塞破壞的主因。因此，活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，熱負(fù)荷分析及強(qiáng)度分析在活塞設(shè)計(jì)中極為重要。本文對(duì)某新開(kāi)發(fā)的一款國(guó)四排放增壓柴油機(jī)

2、活塞進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了熱負(fù)荷分析和強(qiáng)度分析，主要的研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)根據(jù)某增壓柴油機(jī)型的設(shè)計(jì)輸入及活塞的工作條件，進(jìn)行活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并根據(jù)確定的活塞尺寸使用UG軟件建立了活塞、活塞銷、連桿小頭的實(shí)體三維有限元計(jì)算模型，利用AVL BOOST軟件的燃燒熱模型計(jì)算出活塞外表面熱邊界條件，在ABAQUS有限元分析軟件中進(jìn)行活塞的溫度場(chǎng)計(jì)算。
　　(2)以活塞溫度場(chǎng)理論為依據(jù)，充分考慮了熱負(fù)荷理論及傳熱學(xué)理論，使用硬

3、度塞法測(cè)量活塞溫度場(chǎng)對(duì)活塞有限元溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，并通過(guò)活塞溫度場(chǎng)試驗(yàn)獲取活塞表面關(guān)鍵位置的溫度值，試驗(yàn)獲得的溫度值與有限元計(jì)算獲得的溫度值基本一致。
　　(3)利用ABAQUS軟件對(duì)活塞進(jìn)行強(qiáng)度分析，并完成了活塞的疲勞分析。分別計(jì)算活塞的熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和熱機(jī)耦合應(yīng)力，計(jì)算活塞在熱應(yīng)力及熱機(jī)耦合應(yīng)力下的形變，得出不同工況下活塞的應(yīng)力值和變形值及危險(xiǎn)部位，對(duì)活塞設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用。根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)活塞高溫部位的燃燒室和頂