基于ANSYS的柴油機活塞結構強度與溫度場研究.pdf

1、對柴油機關鍵部件活塞的要求隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展而對結構強度及耐久性要求越來越高，借助FEA方法即有限元分析法分析柴油機的活塞，分析其溫度、熱應力的變化情況，對提高活塞結構設計的理論水平、確保最佳的使用效果具有非凡的意義。本文選擇的研究對象為某車型的柴油機活塞，通過建立活塞數(shù)據(jù)模型借助有限元分析方法，深入分析該活塞的溫度場和應力場的情況，為柴油機活塞的研究提供了一定的指導意義。
　　文章首先建立了活塞的三維有限元計算模型，介紹了建

2、立過程以及相關的重要參數(shù)與穩(wěn)態(tài)分析和動態(tài)分析所需的邊界條件。在溫度場方面，有限元分析計算得到了耦合系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)溫度場結果，結果表明柴油機活塞的溫度最高為295℃，最低為91.5℃，分別在燃燒室凸臺邊緣以及底部探測到，且發(fā)現(xiàn)一個明顯的規(guī)律是其項部溫度高于裙部而側邊溫度從底部到頂部慢慢上升。與已有文獻的分析結果對比本文可知仿真結果可以比較合理真實地反映柴油機活塞的穩(wěn)定工作狀態(tài)，表明所建的有限元模型可靠，分析結果可信。
　　得到溫度場結果后

3、，再進一步研究了熱應力場變化情況。為了得出瞬態(tài)機械應力，首先將機械載荷加載上去，其中機械載荷應當是周期性的。瞬態(tài)耦合應力就是將瞬時熱應力與瞬態(tài)機械應力糅合在一起進行分析。利用建立的模型分析了應力變化情況和變形的時變曲線圖，應力變化情況指研究應力集中部位，以及力度、幅值等多個變量，而且不同位置對應力的影響也進行了仔細考慮。根據(jù)結果顯示，應力較大的地方出現(xiàn)在溫度梯度也比較大的位置，而且燃氣爆發(fā)壓力對機械應力的影響最為明顯，但耦合應力的來源表