柴油機鋁合金氣缸蓋多場耦合強度分析.pdf

1、對于柴油機缸蓋這樣承受很大熱負荷的發(fā)動機主要零件，其熱負荷和熱強度問題對于提高柴油機耐久性、可靠性和經濟性具有重要意義。在大型柴油機的研制過程中，柴油機的性能指標容易達到設計要求，但其使用壽命和工作可靠性難以達到預期目標，尤其是氣缸蓋在工作過程中會由于外載荷的作用而發(fā)生破壞。 氣缸蓋是對柴油機性能影響很大的關鍵部位，也是柴油機中工作條件最為惡劣的部位。氣缸蓋在柴油機工作時承受螺栓預緊力以及燃氣的高溫高壓作用，并由于其幾何形狀十分

2、復雜，導致熱應力和機械應力分布很不均勻，很容易發(fā)生破壞，因此，分析氣缸蓋在外載荷作用下的溫度場、應力場和變形情況對優(yōu)化柴油機設計具有重要意義。 本文利用Pro/E軟件對某柴油機部件進行三維實體建模，包括缸蓋、缸套、機體、螺栓、水腔、氣道和氣門座圈，使用ANSYS軟件建立了熱—機耦合分析所需的固體域網格，使用Gambit建立了CFD分析所需的流體域網格。使用CFD軟件FLUENT對柴油機的冷卻水腔進行了流場分析，得到了冷卻水腔的換

3、熱系數(shù)分布。根據(jù)計算結果，確定了缸蓋溫度分析的第三類邊界條件，對缸蓋進行了熱傳導分析，得到了符合實測點溫度的溫度場。將計算得到的溫度場結果作為溫度載荷，并考慮螺栓預緊力和燃氣爆發(fā)壓力的作用，通過定義各部件之間的非線性接觸關系，最終得到計算所需的模型，而后計算出缸蓋熱-機耦合應力，并且對比了氣門座圈與缸蓋之間采用兩種不同的接觸方式所計算的熱-機耦合應力結果，最后評估了發(fā)動機啟動-停車的過程中受到低周疲勞損傷以及低周疲勞壽命。計算結果表明氣