YC6MK375N-30型CNG發(fā)動機活塞熱—機耦合分析與疲勞壽命預(yù)測.pdf

1、活塞是發(fā)動機的核心運動件，其在運行過程中受到高溫燃?xì)獾臒彷d荷導(dǎo)致活塞頂部溫度較高，而活塞裙部和底部溫度相對較低，由于溫度梯度的存在而產(chǎn)生了熱應(yīng)力，與此同時，活塞在工作過程中受到周期性變化的燃?xì)鈮毫?、往?fù)慣性力、側(cè)推力及摩擦力等機械載荷的作用，容易產(chǎn)生機械應(yīng)力。在這雙重因素的作用下，活塞容易產(chǎn)生燒項、開裂、疲勞失效等現(xiàn)象。本文以YC6MK375N-30型天然氣發(fā)動機的活塞為研究對象，基于有限元分析理論運用ansys軟件仿真計算獲得整個活塞

2、的溫度場分布，進(jìn)一步考慮活塞受到的機械負(fù)荷分析了活塞的耦合應(yīng)力分布，最后基于疲勞分析理論運用ncode designlife軟件仿真預(yù)測了活塞的疲勞壽命。主要內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　 (1)運用UG NX軟件建立活塞的三維模型，導(dǎo)入ansys workbench進(jìn)行網(wǎng)格劃分，運用相關(guān)的經(jīng)驗公式計算求得活塞的熱邊界條件，然后運用測量的溫度值對熱邊界條件進(jìn)行修正，通過不斷修正求解，最終即可獲得較為準(zhǔn)確的活塞溫度場分布結(jié)果。

3、>　　 (2)在獲得活塞溫度場的基礎(chǔ)上進(jìn)一步仿真計算求得活塞的熱應(yīng)力分布情況，同時考慮活塞受到的機械負(fù)荷。運用序貫耦合法，將機械負(fù)荷和熱負(fù)荷進(jìn)行耦合分析，即可仿真得到活塞的熱-機耦合應(yīng)力分布，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析研究。
　　 (3)將活塞熱-機械耦合有限元仿真結(jié)果導(dǎo)入到專業(yè)的疲勞分析軟件ncodedesignlife中，設(shè)置在標(biāo)定工況下的載荷譜和活塞材料的S-N曲線，同時設(shè)置相關(guān)的疲勞仿真參數(shù)，運行疲勞仿真即可得到活塞的疲勞壽