本文關(guān)鍵詞：基于溫度試驗(yàn)與熱力耦合仿真對(duì)活塞結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及疲勞壽命預(yù)測(cè)

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【摘要】：本課題以汽油機(jī)的活塞為研究對(duì)象。為提高汽油機(jī)的動(dòng)力性,改善經(jīng)濟(jì)性,降低排放,將汽油機(jī)進(jìn)氣方式由自然吸氣改為增壓。原汽油機(jī)活塞安裝在增壓后的汽油機(jī)內(nèi)進(jìn)行可靠性試驗(yàn),試驗(yàn)后活塞銷孔周圍出現(xiàn)裂紋,因此需要對(duì)活塞結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),以滿足增壓后的使用。在汽油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,由于受到由燃料燃燒產(chǎn)生高溫氣體的影響,活塞頭部的溫度載荷較高,然而裙部不直接與燃?xì)饨佑|,溫度相對(duì)較低。因此從活塞的頭部到裙部之間存在溫差產(chǎn)生熱應(yīng)力。此外,活塞頂部受到高壓燃?xì)獾臎_擊產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。因此在活塞的仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)中,既要考慮熱載荷也要機(jī)械載荷對(duì)活塞做熱力耦合分析,保證活塞使用的可靠性,還要對(duì)結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的活塞進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè),保證活塞使用的耐久性。國(guó)內(nèi)外在活塞熱力耦合和疲勞壽命預(yù)測(cè)方面均有研究。目前普遍采用計(jì)算流體力學(xué)和有限元分析理論相結(jié)合的方法研究活塞的傳熱情況,而對(duì)疲勞的研究主要為采用疲勞仿真軟件對(duì)活塞進(jìn)行疲勞壽命仿真預(yù)測(cè)和運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架進(jìn)行疲勞與耐久性實(shí)驗(yàn)研究?jī)煞N方式。本課題基于傳熱學(xué)理論和非線性有限元分析方法理論,應(yīng)用軟件對(duì)活塞進(jìn)行建模仿真分析,結(jié)合活塞溫度測(cè)試試驗(yàn)對(duì)活塞的模擬溫度場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證,然后導(dǎo)入熱載荷和機(jī)械載荷的邊界條件,計(jì)算出活塞在熱力耦合作用下的綜合應(yīng)力情況,再根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)活塞結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)并再做耦合分析。計(jì)算表明結(jié)構(gòu)改進(jìn)后活塞的最大應(yīng)力值降低了129.63MPa,有效減少應(yīng)力集中現(xiàn)象,驗(yàn)證了活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。對(duì)活塞進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè),計(jì)算出活塞的疲勞壽命為1.49e7,最后得出了結(jié)構(gòu)改進(jìn)后活塞的可靠性和耐久性滿足增壓汽油機(jī)使用的結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK413

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本文編號(hào)：1219334