組合活塞有限元分析與評估.pdf

1、隨著油價(jià)的持續(xù)的增高、排放法規(guī)的更加嚴(yán)格，對內(nèi)燃機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求。然而內(nèi)燃機(jī)的不斷發(fā)展，從根本上說是建立在主要零部件性能不斷提高和使用壽命不斷延長的基礎(chǔ)上的。
　　活塞是發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，活塞工作的可靠性、耐久性直接關(guān)系到內(nèi)燃機(jī)的整體性能。為滿足增壓內(nèi)燃機(jī)高比功率的需求，活塞應(yīng)具有承受更高熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的能力。熱負(fù)荷與機(jī)械負(fù)荷的綜合作用過大導(dǎo)致活塞產(chǎn)生裂紋、拉缸、咬缸以及活塞環(huán)膠結(jié)等故障，嚴(yán)重危害內(nèi)燃機(jī)的

2、耐久性和可靠性。因此，對活塞的溫度場、熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷及熱負(fù)荷與機(jī)械負(fù)荷共同作用的耦合應(yīng)力場進(jìn)行有限元分析，了解其熱負(fù)荷與應(yīng)力分布情況，對提高其工作可靠性具有重要意義。對活塞進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)分析，能夠更好的了解內(nèi)燃機(jī)在整個(gè)工作循環(huán)中活塞的動態(tài)特性，為活塞的疲勞壽命分析提供理論依據(jù)，對提高其使用壽命有重要的意義。本論文所進(jìn)行的主要工作如下:
　?。?）活塞的熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷邊界條件的確定。查找相關(guān)文獻(xiàn)，對活塞進(jìn)行受力分析，確定了活塞有

3、限元分析的邊界條件；
　　（2）活塞高精度有限元模型的建立。通過對不同局部網(wǎng)格細(xì)化的有限元模型進(jìn)行溫度場和應(yīng)力場分析，確定了高精度的耦合計(jì)算模型；
　?。?）活塞的穩(wěn)態(tài)熱分析。將溫度和換熱系數(shù)按照第三類邊界條件予以施加，計(jì)算得到了活塞的穩(wěn)態(tài)溫度場；
　?。?）活塞的熱負(fù)荷與機(jī)械負(fù)荷耦合分析。以最大爆發(fā)壓力時(shí)刻活塞的所受燃?xì)鈮毫蛻T性力為機(jī)械負(fù)荷邊界條件，進(jìn)行活塞的強(qiáng)度分析；采用間接耦合法，將溫度場分布和機(jī)械負(fù)荷作為邊界