汽油機活塞熱機耦合分析及其試驗研究.pdf

1、作為活塞式發(fā)動機工作環(huán)境最惡劣的關鍵零件，活塞的工作情況直接關系到內(nèi)燃機的工作可靠性和使用耐久性，同時也關系到排放和經(jīng)濟性。發(fā)動機工作時，一方面受到高溫燃氣的作用，使活塞承受很高的溫度，而且溫度分布很不均勻?qū)е聼嶙冃魏蜔釕Φ漠a(chǎn)生，另一方面在高壓氣體和往復慣性力的作用下，活塞產(chǎn)生機械應力和機械變形。因此，對活塞的溫度場、熱應力場以及熱機耦合應力場進行分析，綜合了解活塞的熱負荷和綜合應力分布情況，對于提出評并價改進措施，強化活塞具有重要

2、意義。
　　為研究活塞的熱應力和熱機耦合應力，了解其溫度分布情況，評價活塞頂部陽極氧化層對活塞熱負荷的影響，文章采用硬度塞法測溫試驗，并結(jié)合計算機仿真計算的方法進行研究。
　　試驗選用GCr(1)5軸承鋼作為硬度塞材料，通過測量不同回火溫度下的回火硬度，得到硬度-回火溫度(HV-T)曲線。在試驗活塞上確定測量點并安裝硬度塞，在發(fā)動機的額定工況進行試驗。根據(jù)硬度塞HV-T曲線，由試驗后的硬度塞硬度推算得到相應的溫度，該溫度即為

3、活塞上被測點在額定工況下所達到的溫度。
　　本文借助Pro/E軟件建立活塞組的三維模型，用Hypermesh創(chuàng)建網(wǎng)格模型，利用Abaqus給定活塞的熱邊界條件和力學邊界條件，創(chuàng)建有限元模型和進行仿真計算，并根據(jù)試驗結(jié)果對熱學邊界進行校驗，得到能夠準確描述活塞溫度場的有限元模型。仿真計算得到了兩種活塞的溫度場、熱應力場、熱機耦合應力場。計算結(jié)果表明:仿真溫度值與試驗數(shù)據(jù)吻合較好，相對誤差小于5％;活塞頂面的陽極氧化，使活塞的整體溫度