本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的柴油機(jī)活塞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與溫度場(chǎng)研究

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【摘要】：對(duì)柴油機(jī)關(guān)鍵部件活塞的要求隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展而對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jī)的活塞,分析其溫度、熱應(yīng)力的變化情況,對(duì)提高活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)象為某車型的柴油機(jī)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(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的情況,為柴油機(jī)活塞的研究提供了一定的指導(dǎo)意義。文章首先建立了活塞的三維有限元計(jì)算模型,介紹了建立過程以及相關(guān)的重要參數(shù)與穩(wěn)態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析所需的邊界條件。在溫度場(chǎng)方面,有限元分析計(jì)算得到了耦合系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)結(jié)果,結(jié)果表明柴油機(jī)活塞的溫度最高為295℃,最低為91.5℃,分別在燃燒室凸臺(tái)邊緣以及底部探測(cè)到,且發(fā)現(xiàn)一個(gè)明顯的規(guī)律是其頂部溫度高于裙部而側(cè)邊溫度從底部到頂部慢慢上升。與已有文獻(xiàn)的分析結(jié)果對(duì)比本文可知仿真結(jié)果可以比較合理真實(shí)地反映柴油機(jī)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(jié)果可信。得到溫度場(chǎng)結(jié)果后,再進(jìn)一步研究了熱應(yīng)力場(chǎng)變化情況。為了得出瞬態(tài)機(jī)械應(yīng)力,首先將機(jī)械載荷加載上去,其中機(jī)械載荷應(yīng)當(dāng)是周期性的。瞬態(tài)耦合應(yīng)力就是將瞬時(shí)熱應(yīng)力與瞬態(tài)機(jī)械應(yīng)力糅合在一起進(jìn)行分析。利用建立的模型分析了應(yīng)力變化情況和變形的時(shí)變曲線圖,應(yīng)力變化情況指研究應(yīng)力集中部位,以及力度、幅值等多個(gè)變量,而且不同位置對(duì)應(yīng)力的影響也進(jìn)行了仔細(xì)考慮。根據(jù)結(jié)果顯示,應(yīng)力較大的地方出現(xiàn)在溫度梯度也比較大的位置,而且燃?xì)獗l(fā)壓力對(duì)機(jī)械應(yīng)力的影響最為明顯,但耦合應(yīng)力的來源表現(xiàn)出了隨時(shí)間和位置變化的規(guī)律。不過需要指出的是,耦合應(yīng)力最大的時(shí)刻是燃?xì)獗l(fā)的壓力時(shí)刻。結(jié)果證明了使用瞬態(tài)分析法對(duì)于活塞工作循環(huán)的動(dòng)態(tài)特性的分析是一種更好的途徑,因?yàn)樗芨鎸?shí)地反應(yīng)活塞工作狀態(tài)和特性。本文的結(jié)果可以為活塞熱分析和應(yīng)力分析等可靠性設(shè)計(jì)提供理論支撐。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī)活塞 有限元分析 ANSYS 溫度場(chǎng) 應(yīng)力場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK423
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 活塞熱與強(qiáng)度分析背景與意義10-12
• 1.2 有限元分析發(fā)展及應(yīng)用概況12
• 1.3 柴油機(jī)活塞有限元分析研究進(jìn)展12-16
• 1.3.1 柴油機(jī)活塞的熱負(fù)荷12-13
• 1.3.2 柴油機(jī)活塞國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 柴油機(jī)活塞有限元分析理論基礎(chǔ)18-33
• 2.1 柴油機(jī)活塞及其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介18-19
• 2.2 有限元分析方法概述19-21
• 2.2.1 有限元分析基本原理及操作流程19-21
• 2.2.2 有限元分析優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)21
• 2.3 ANSYS軟件簡(jiǎn)介21-23
• 2.4 柴油機(jī)活塞有限元熱分析理論基礎(chǔ)23-29
• 2.4.1 熱分析的基本概念24
• 2.4.2 熱分析穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)理論24-26
• 2.4.3 熱分析的邊界條件26-27
• 2.4.4 溫度場(chǎng)有限元分析及離散化處理27-29
• 2.5 柴油機(jī)活塞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析理論基礎(chǔ)29-32
• 2.5.1 強(qiáng)度分析控制方程29-30
• 2.5.2 強(qiáng)度分析邊界條件及求解30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第三章 柴油機(jī)活塞有限元溫度場(chǎng)分析33-44
• 3.1 柴油機(jī)活塞熱負(fù)荷分析33
• 3.2 柴油機(jī)活塞溫度場(chǎng)分析邊界條件33-37
• 3.2.1 活塞頂部換熱系數(shù)和燃?xì)馄骄鶞囟?/span>35
• 3.2.2 火力岸區(qū)、活塞環(huán)區(qū)及裙部換熱系數(shù)35-36
• 3.2.3 內(nèi)腔換熱系數(shù)36
• 3.2.4 冷卻油腔換熱系數(shù)36-37
• 3.3 柴油機(jī)活塞溫度場(chǎng)模型建立37-39
• 3.3.1 實(shí)體模型建立37-38
• 3.3.2 ANSYS模型建立38-39
• 3.4 柴油機(jī)活塞穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析39-42
• 3.4.1 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析概述39
• 3.4.2 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)結(jié)果分析39-42
• 3.5 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 柴油機(jī)活塞有限元結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析44-54
• 4.1 柴油機(jī)活塞受力理論分析44-45
• 4.2 柴油機(jī)活塞熱應(yīng)力分析45-49
• 4.2.1 活塞熱應(yīng)力分析邊界條件45
• 4.2.2 柴油機(jī)活塞熱應(yīng)力分析45-49
• 4.3 柴油機(jī)活塞機(jī)械應(yīng)力有限元分析49-50
• 4.4 柴油機(jī)活塞耦合應(yīng)力分析50-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 研究總結(jié)與展望54-56
• 5.1 研究總結(jié)54-55
• 5.2 研究展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 致謝59

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號(hào)：888953