全鋼活塞的熱機耦合仿真分析及疲勞壽命預測.pdf

1、內燃機是當前世界上應用最為廣泛的熱動力裝置，它使燃料在燃燒室中進行燃燒，釋放熱能，是將高溫高壓燃料氣體本身的熱能經連桿傳遞再通過曲柄轉化成機械能進而產生動力的工業(yè)革命的產物。而活塞是整個內燃機工作環(huán)境最為嚴峻的一個零件，它受到高強度的機械負荷以及熱負荷，活塞疲勞設計的好壞直接關系到內燃機的經濟性、可靠性和使用壽命，所以對活塞進行熱機耦合分析和疲勞壽命預測是很有必要的。
　　本文是基于UG三維作圖軟件、ANSA前處理軟件、ANSYS

2、有限元分析軟件以及Ncode-designlife疲勞壽命后處理軟件，對活塞多軸應力下的機械應力、熱應力和熱機耦合進行研究，分析其變形和應力應變分布，并結合熱機耦合的瞬態(tài)動力學分析對活塞的多軸疲勞壽命進行預測，同時還研究了活塞的低周熱疲勞壽命。主要做了以下工作：
　?。?）利用UG三維作圖軟件建立活塞連桿組的1/4三維模型，將模型導入到ANSA前處理軟件中，進行網格劃分，為了得到精確的分析結果，應對倒角、倒圓、小孔和第一環(huán)槽部位進

3、行網格細化處理。
　?。?）根據經驗和半經驗公式確定活塞第三類熱邊界條件，在ANSYS軟件中將該邊界條件施加到活塞有限元模型上進行活塞穩(wěn)態(tài)溫度場計算，得到活塞的溫度場、熱流密度和溫度梯度分布。
　?。?）在求得溫度場的基礎上對活塞的熱負荷進行仿真分析，并研究最大爆壓時刻活塞的機械載荷，最后結合動力學，進行活塞熱機耦合的瞬態(tài)分析，得到活塞的變形和應力應變分布。
　　（4）運用臨界平面法和活塞材料的E-N曲線，根據熱機耦合