現(xiàn)代機械為人類生活、生產(chǎn)、制造帶來便利的同時,也激化了人類與環(huán)境之間的矛盾,地球資源的不斷匱乏推動了國家能源政策和排放法規(guī)的發(fā)展和收緊,某重型柴油機為了適應(yīng)最新的排放法規(guī)部改進成為燃氣發(fā)動機以達到降低排放的目的,但同時這種改進也帶來了一些新的問題,氣門出現(xiàn)磨損量顯著增大的現(xiàn)象,試圖通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化來降低燃氣發(fā)動機的氣門磨損。為此本文從減少氣門磨損量出發(fā),觀察磨損后的氣門,分析探究氣門磨損機理,并創(chuàng)建有限元計算模型,設(shè)計正交試驗分析結(jié)構(gòu)對氣門磨損的作用效果。本文的主要工作和結(jié)論如下:1.觀察磨損后的氣門錐面,對其表面材料成分分析,明確氣門磨損主要分為沖擊磨損和滑動磨損兩種機制,并且確定兩種磨損機制下的主要磨損形式和磨損量計算方法,其中沖擊磨損量使用能量法計算,滑動磨損量則根據(jù)考慮溫度影響的修正Archard磨損理論計算。2.建立晶體尺度下基于塑性損傷的2D有限元模型,在網(wǎng)格之間插入cohesive單元真實模擬材料微觀結(jié)構(gòu),以正確仿真氣門磨損面在作用力下的微觀塑性變。3.根據(jù)熱邊界條件的不同將氣門分為七個區(qū)域,計算得到氣門落座后的溫度。進行瞬時動態(tài)仿真,得到?jīng)_擊磨損過程和滑動磨損過程中的彈塑性... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.2.1 氣門磨損機理
        1.2.2 氣門磨損有限元仿真
        1.2.3 氣門磨損的影響因素
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容和方法
第二章 氣門磨損機理
    2.1 氣門工作原理
    2.2 氣門磨損機理
        2.2.1 落座沖擊磨損機制
        2.2.2 滑動磨損機制
        2.2.3 工作環(huán)境及模式對氣門磨損的影響
    2.3 磨損量計算
        2.3.1 沖擊磨損量計算
        2.3.2 粘著磨損計算理論
        2.3.3 修正的Archard計算模型
    2.4 本章小結(jié)
第三章 晶體塑性損傷模型
    3.1 損傷與損傷力學
        3.1.1 損傷的分類與研究方法
        3.1.2 應(yīng)變等價原理
    3.2 彈塑性各向同性損傷力學
        3.2.1 彈塑性變形基本原理
        3.2.2 彈塑性各向同性損傷本構(gòu)方程
        3.2.3 晶體尺度下的彈塑性損傷機理
    3.3 晶體塑性損傷模型的建立
        3.3.1 ABAQUS中的cohesive單元簡介
        3.3.2 Cohesive單元的破壞過程
        3.3.3 插入cohesive單元的晶體模型
    3.4 本章小結(jié)
第四章 氣門與氣門座圈有限元計算
    4.1 有限元計算簡介
    4.2 溫度場有限元計算
        4.2.1 溫度場有限元計算模型
        4.2.2 熱邊界條件的確定
        4.2.3 氣門溫度分布
    4.3 氣門磨損仿真模型
        4.3.1 氣門材料屬性
        4.3.2 載荷邊界條件的建立
    4.4 磨損仿真計算結(jié)果分析
        4.4.1 沖擊磨損結(jié)果分析
        4.4.2 滑動磨損結(jié)果分析
        4.4.3 氣門磨損量計算公式
    4.5 本章小結(jié)
第五章 氣門結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.1 影響氣門磨損的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)
        5.1.1 氣門錐面角度
        5.1.2 頭部厚度
        5.1.3 頸部半徑
        5.1.4 氣門與氣門座圈錐面角度的差值
    5.2 正交試驗的設(shè)計
        5.2.1 正交試驗
        5.2.2 正交試驗影響因素及其數(shù)值的確定
        5.2.3 正交表的生成機制
    5.3 計算結(jié)果分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        5.3.1 接觸壓強計算結(jié)果分析
        5.3.2 滑移速率計算結(jié)果分析
        5.3.3 錐面溫度計算結(jié)果分析
        5.3.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Archard模型的機床導軌磨損模型及有限元分析[J]. 李聰波,何嬌,杜彥斌,肖衛(wèi)洪,王戰(zhàn)江.  機械工程學報. 2016(15)
[2]某柴油機氣門座圈優(yōu)化設(shè)計[J]. 劉陽,王兵.  柴油機設(shè)計與制造. 2015(04)
[3]高速柴油機氣門失效分析與改進[J]. 陳宏,丁艷,王明章,季永會.  柴油機. 2012(03)
[4]黏聚力模型破壞準則及其參數(shù)選取[J]. 寇劍鋒,徐緋,郭家平,許秋蓮.  機械強度. 2011(05)
[5]基于總循環(huán)應(yīng)變能的疲勞壽命計算模型[J]. 李謙,張均鋒.  力學與實踐. 2011(05)
[6]柴油機氣門失效的設(shè)計原因及改進[J]. 金霞,張磊.  科技致富向?qū)? 2010(14)
[7]基于Archard理論的擠壓次數(shù)對模具磨損量的影響分析[J]. 林高用,馮迪,鄭小燕,楊偉,孫利平.  中南大學學報(自然科學版). 2009(05)
[8]NiCr20TiAl材料在大功率、高排溫柴油機氣門上的應(yīng)用[J]. 孔冰,田彩霞.  內(nèi)燃機配件. 2009(01)
[9]45#鋼熱粘塑性本構(gòu)參數(shù)的確定及應(yīng)用[J]. 冀建平.  北京理工大學學報. 2008(06)
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碩士論文
[1]有限變形下三維多晶金屬彈塑性的隨機數(shù)值均化分析[D]. 薛寒冰.西安電子科技大學 2019
[2]基于滑移量的氣門與氣門座圈磨損模型研究[D]. 阮寅生.山東大學 2019
[3]考慮損傷累積效應(yīng)的鑄鋼材料本構(gòu)模型研究[D]. 黃倩文.天津大學 2018
[4]發(fā)動機進、排氣門制造方法的改進與創(chuàng)新研究[D]. 王麗君.西安工程大學 2016
[5]某重型柴油機氣門失效分析[D]. 鄭志飛.上海交通大學 2015
[6]復合材料多尺度漸進損傷失效及斷裂破壞分析[D]. 黃達.北京化工大學 2014
[7]排氣門熱邊界傳熱模型及其熱負荷評估[D]. 柴望.重慶大學 2013
[8]固體界面接觸熱阻及導熱系數(shù)測量的實驗研究[D]. 劉菊.華中科技大學 2011
[9]固體界面接觸換熱系數(shù)的實驗研究[D]. 朱德才.大連理工大學 2007
[10]柴油機氣門失效分析及改進策略[D]. 王致釗.天津大學 2005



本文編號：3160247