氣缸蓋鼻梁區(qū)結(jié)構(gòu)改進分析及可靠性壽命計算.pdf

1、氣缸蓋是內(nèi)燃機中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的構(gòu)件之一，內(nèi)燃機在運行過程當(dāng)中，常常發(fā)生氣缸蓋鼻梁區(qū)部位產(chǎn)生疲勞裂紋失效引起內(nèi)燃機不能工作的問題。本文研究的目的是對氣缸蓋進行三維有限元分析，分析裂紋產(chǎn)生的機理，從而找到能夠解決“鼻梁區(qū)”疲勞的方案，并對氣缸蓋的低周疲勞壽命進行計算。 本文首先用三維造型軟件Pro/Engineer Wildfire 2.0建立4105Q柴油機氣缸蓋其中一缸的三維幾何模型，然后將模型導(dǎo)入到有限元分析軟件ANSYS 9.

2、0中，采用不同的網(wǎng)格密度建立有限元模型。采用第三類傳熱邊界條件，對氣缸蓋的穩(wěn)態(tài)溫度場和應(yīng)力場分布進行了計算，通過和同類機型的柴油機Z6110的溫度場實測數(shù)據(jù)的比較，可知計算結(jié)果是可信的。同時考察了網(wǎng)格密度對計算精度的影響。結(jié)果表明：在溫度場計算中，網(wǎng)格密度對溫度計算的精度幾乎沒有影響；在應(yīng)力場計算中，計算結(jié)果隨網(wǎng)格密度的變化表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性。通過對氣缸蓋停機自然冷卻過程中的瞬態(tài)溫度分布和殘余應(yīng)力分布進行計算，可知“起動-停車”所產(chǎn)生的

3、交變應(yīng)力是氣缸蓋破壞的主要原因。 針對“鼻梁區(qū)”產(chǎn)生疲勞破壞的原因，提出了幾種鼻梁區(qū)的結(jié)構(gòu)改進方案。采用和原方案相同的邊界條件，對結(jié)構(gòu)改進方案的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)溫度場、應(yīng)力場進行了計算。通過和原方案進行比較，選出了三種能夠減小“鼻梁區(qū)”應(yīng)力集中的方案。最后，根據(jù)計算得到的鼻梁區(qū)應(yīng)變數(shù)據(jù)，應(yīng)用斷裂力學(xué)的理論，采用局部應(yīng)力應(yīng)變法，計算了原方案和三種改進方案氣缸蓋的低周疲勞壽命，并從三種方案中選出了一種最佳方案。通過計算可知，改進方案能夠有