YC6MK375N-30型CNG發(fā)動機活塞熱—機耦合分析與疲勞壽命預測.pdf

1、活塞是發(fā)動機的核心運動件，其在運行過程中受到高溫燃氣的熱載荷導致活塞頂部溫度較高，而活塞裙部和底部溫度相對較低，由于溫度梯度的存在而產生了熱應力，與此同時，活塞在工作過程中受到周期性變化的燃氣壓力、往復慣性力、側推力及摩擦力等機械載荷的作用，容易產生機械應力。在這雙重因素的作用下，活塞容易產生燒項、開裂、疲勞失效等現(xiàn)象。本文以YC6MK375N-30型天然氣發(fā)動機的活塞為研究對象，基于有限元分析理論運用ansys軟件仿真計算獲得整個活塞

2、的溫度場分布，進一步考慮活塞受到的機械負荷分析了活塞的耦合應力分布，最后基于疲勞分析理論運用ncode designlife軟件仿真預測了活塞的疲勞壽命。主要內容包括以下幾個方面:
　　 (1)運用UG NX軟件建立活塞的三維模型，導入ansys workbench進行網(wǎng)格劃分，運用相關的經驗公式計算求得活塞的熱邊界條件，然后運用測量的溫度值對熱邊界條件進行修正，通過不斷修正求解，最終即可獲得較為準確的活塞溫度場分布結果。

3、>　　 (2)在獲得活塞溫度場的基礎上進一步仿真計算求得活塞的熱應力分布情況，同時考慮活塞受到的機械負荷。運用序貫耦合法，將機械負荷和熱負荷進行耦合分析，即可仿真得到活塞的熱-機耦合應力分布，并對仿真結果進行分析研究。
　　 (3)將活塞熱-機械耦合有限元仿真結果導入到專業(yè)的疲勞分析軟件ncodedesignlife中，設置在標定工況下的載荷譜和活塞材料的S-N曲線，同時設置相關的疲勞仿真參數(shù)，運行疲勞仿真即可得到活塞的疲勞壽