重點研究某高強化柴油機鋁合金活塞在典型服役工況下溫度和應(yīng)力隨時間和載荷的變化行為,明確熱機械載荷作用下活塞的承載規(guī)律,為活塞壽命預(yù)測模型建立提供依據(jù),同時為材料研制提供載荷約束。首先建立了活塞有限元分析模型,利用溫度及應(yīng)力測試數(shù)據(jù)對模型進行了標(biāo)定,進而基于該模型計算了標(biāo)定工況穩(wěn)態(tài)條件下以及怠速工況與標(biāo)定工況交替變化條件下活塞溫度和應(yīng)力的變化規(guī)律。仿真結(jié)果表明:在工作循環(huán)內(nèi),活塞頂面溫度波動幅值在28℃以內(nèi),由此引起的熱應(yīng)力波動幅值達到35 MPa左右,因此在活塞疲勞壽命預(yù)測時工作周期內(nèi)高頻熱負(fù)荷的影響不可忽略;燃燒室喉口在熱載荷作用下呈現(xiàn)壓應(yīng)力,在機械載荷下呈現(xiàn)拉應(yīng)力,熱機耦合載荷會導(dǎo)致沿銷孔方向出現(xiàn)拉應(yīng)力,沿主副推力面方向呈現(xiàn)壓應(yīng)力;在怠速工況與標(biāo)定工況交替變化條件下,活塞喉口載荷變化最明顯,應(yīng)力與溫度的變化率相關(guān),應(yīng)力幅值較高,該區(qū)域易發(fā)生低周疲勞損傷。 

【文章來源】：車用發(fā)動機. 2020,(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

發(fā)動機臺架疲勞耐久試驗考核工況示意

主要研究思路如圖2所示。首先,建立活塞有限元分析模型,利用實測溫度和應(yīng)力數(shù)據(jù)對模型進行標(biāo)定;然后,基于該模型計算標(biāo)定轉(zhuǎn)速工況穩(wěn)態(tài)條件下活塞溫度、應(yīng)力應(yīng)變行為,在此基礎(chǔ)上進一步研究怠速工況與標(biāo)定工況交替變化條件下活塞載荷的變化特性。有限元網(wǎng)格模型如圖3所示,有限元模型包括活塞、活塞銷、連桿襯套、連桿等部件,其中對活塞喉口、銷座孔等關(guān)鍵區(qū)域進行了網(wǎng)格細化,模型共包含220 129個節(jié)點,145 794個單元。圖3 有限元網(wǎng)格模型

有限元網(wǎng)格模型

【參考文獻】：
期刊論文
[1]發(fā)動機活塞銷孔座機械疲勞機理的研究[J]. 劉世英,田小青,潘風(fēng)敏.  汽車工程. 2014(01)
[2]高強化柴油機活塞異型銷孔結(jié)構(gòu)設(shè)計與試驗研究[J]. 劉暢,張衛(wèi)正,劉雨薇.  車用發(fā)動機. 2011(05)
[3]柴油機鋁合金活塞疲勞壽命預(yù)測[J]. 王建平,胡定云,吳波.  機械設(shè)計與制造. 2009(12)
[4]高強化內(nèi)燃機活塞瞬態(tài)溫度場分布規(guī)律研究[J]. 原彥鵬,張衛(wèi)正,程曉果,郭良平.  內(nèi)燃機工程. 2005(04)
[5]柴油機活塞低周熱疲勞壽命預(yù)測[J]. 徐春龍,汪建華,王春發(fā),劉海鷗.  車用發(fā)動機. 2000(02)

碩士論文
[1]高功率柴油機活塞可靠性分析及試驗研究[D]. 郭金寶.山東大學(xué) 2007



本文編號：3517997