柴油機活塞頂部結(jié)構(gòu)對其溫度場及強度的影響研究.pdf

1、柴油機技術(shù)的不斷發(fā)展,是建立在柴油機上重要零部件性能的不斷提升的基礎(chǔ)上的,隨著柴油機性能的提高、功率的增大和轉(zhuǎn)速的增加,柴油機上活塞所承受的溫度及熱應(yīng)力不斷的增加。如直噴式柴油機活塞,它的在越來越惡劣的環(huán)境下工作,因此應(yīng)該對柴油機活塞進(jìn)行一個合理的設(shè)計,以降低這些問題。而活塞的結(jié)構(gòu)特征能夠?qū)钊臏囟葓龊蜔釕?yīng)力分布有一個直接的影響,因此,就有必要對活塞的結(jié)構(gòu)特征和性能特征作出相應(yīng)的預(yù)測和評價。組成柴油機的幾個部件中,活塞是其最重要的一個

2、組成部件,它在高溫高壓的工作環(huán)境下連續(xù)承受周期性變化的載荷,它擁有柴油機心臟之稱,特別是它在坦克、輪船和重型車上的應(yīng)用,這些都對柴油機活塞的性能要求特別高,它已經(jīng)成為制約柴油機發(fā)展的一個主要的突出問題。
　　本課題是主要針對某一柴油機活塞頂部結(jié)構(gòu)進(jìn)行多種設(shè)計,運用有限元技術(shù),先模擬出活塞上燃燒室的溫度及壓力,然后以這些作為條件加載到活塞中,再對活塞的溫度場、熱結(jié)構(gòu)耦合及疲勞壽命進(jìn)行分析,來確定活塞中熱應(yīng)力和變形較大的區(qū)域和最危險的

3、位置,對比這些結(jié)果,得出哪一種設(shè)計結(jié)構(gòu)是最優(yōu)的,這些對提高和改進(jìn)活塞的性能有重大的意義。
　　主要內(nèi)容包括:
　　1.首先運用Pro/Engineer對活塞頂部結(jié)構(gòu)、缸壁及缸蓋共同組成的部分(即燃燒室)進(jìn)行三維建模,再通過ANSYS Workbench對其劃分網(wǎng)格,最后通過ANSYS Workbench中的CFX模塊對缸內(nèi)進(jìn)行速度場、壓力場及溫度場分析,得出結(jié)果,這些結(jié)果主要是為了作為初始條件加載到活塞上。
　　2.采

4、用Pro/Engineer對活塞進(jìn)行三維建模,再將模型導(dǎo)入到ANSYS Workbench中對其劃分網(wǎng)格,再導(dǎo)入1上面的缸內(nèi)溫度結(jié)果,對其進(jìn)行溫度場分析,得出活塞的溫度場分布,這些溫度場分布對分析活塞熱結(jié)構(gòu)耦合及疲勞壽命分析提供了基礎(chǔ)。
　　3.通過導(dǎo)入1、2的結(jié)果,運用有限元技術(shù)對活塞進(jìn)行熱結(jié)構(gòu)相關(guān)影響的分析,可以確定活塞的相關(guān)力學(xué)方面原因,得出應(yīng)力和變形特別嚴(yán)重部位,來確定最危險的位置,對比這些結(jié)果,得出哪一種設(shè)計結(jié)構(gòu)是最優(yōu)的