國(guó)Ⅴ柴油機(jī)缸蓋正向設(shè)計(jì)開發(fā)及多場(chǎng)耦合三維數(shù)值分析.pdf

1、在發(fā)動(dòng)機(jī)的研究與設(shè)計(jì)領(lǐng)域,如何更精確實(shí)現(xiàn)將有限元結(jié)構(gòu)分析擴(kuò)展到極限變形分析、熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力等多種物理場(chǎng)的耦合分析,是一個(gè)長(zhǎng)期面臨的需要不斷經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)進(jìn)步才能解決的難題。本文以正向開發(fā)過程中的某款商用柴油機(jī)為研究對(duì)象,通過CAE有限元分析手段預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的溫度場(chǎng)及在多場(chǎng)耦合作用下分析缸蓋的耦合應(yīng)力、應(yīng)變。
　　首先,建立CAD整機(jī)模型,為盡可能貼近實(shí)際工作環(huán)境,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主體結(jié)構(gòu)包括機(jī)體、缸蓋、水套、油芯等不做大幅度簡(jiǎn)化,僅對(duì)

2、機(jī)體、缸蓋外圍附件搭子進(jìn)行簡(jiǎn)化,并適當(dāng)簡(jiǎn)化螺栓和缸蓋墊。
　　然后,建立了缸蓋、缸墊和機(jī)體整機(jī)傳熱模型,采用流固耦合方法對(duì)該模型進(jìn)行了溫度場(chǎng)分析。首先通過專業(yè)軟件AVL-FIRE對(duì)缸內(nèi)工作過程和冷卻水套進(jìn)行三維數(shù)值分析,取得燃燒傳熱邊界和冷卻水套傳熱邊界;然后將計(jì)算得到的傳熱邊界映射至整機(jī)表面網(wǎng)格,利用有限元軟件對(duì)整機(jī)模型溫度場(chǎng)進(jìn)行求解。通過以上計(jì)算確定冷卻水套的入口質(zhì)量流量,并研究不同冷卻液入口質(zhì)量流量對(duì)缸蓋熱負(fù)荷的影響。

3、>　　最后,建立了缸蓋、缸墊和機(jī)體整機(jī)結(jié)構(gòu)有限元模型,采用間接法分析缸蓋的熱應(yīng)力和熱機(jī)耦合應(yīng)力、應(yīng)變,即先通過熱力計(jì)算求解出整機(jī)的溫度場(chǎng),將以上計(jì)算得到的溫度場(chǎng)作為預(yù)定義場(chǎng)來(lái)加載,再與機(jī)械載荷(包括缸蓋螺栓預(yù)緊力、氣門座圈過盈余力和爆發(fā)壓力)耦合作用進(jìn)行求解。主要分析了缸蓋在受到各缸爆發(fā)壓力下的耦合應(yīng)力及變形,并與缸蓋在受到單一機(jī)械載荷場(chǎng)下的應(yīng)力、變形進(jìn)行了比對(duì)分析。同時(shí)研究了各缸爆發(fā)壓力對(duì)缸蓋高周疲勞的影響。
　　結(jié)論:模擬結(jié)果