8L265柴油机活塞温度场和应力场热-机耦合分析.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要活塞是内燃机的心脏,其工作性能的好坏直接关乎到整机的工作可靠性。对于车辆的使用情况和尾气排放等都会造成至关重要的影响。众所周知,活塞所处的工作环境极其恶劣,不但承受较高的温度作用,同时还受到机械载荷的作用,包括燃气压力、往复惯性力以及摩擦力等。热载荷和机械载荷都会不同程度的造成活塞的变形和应力集中。燃料在燃烧室内部燃烧将会产生很高的温度,高温将会使得活塞的头部温度不断升高并且也会产生热应力和变形。两种载荷同时作用活塞将会使得活塞出现一些工作可靠性问题,如:活塞裂纹、拉缸以及环结焦等。所以,我们在对柴油机进行设计的时候必然要考虑活塞的性能情况。对于活塞性能的技术分析一般是通过有限元计算方法,对活塞在热负荷和机械负荷两种载荷作用时的不同变形和应力分布情况进行计算,然后分析计算结果并且可以为活塞的设计提供相应参考,同时对于提高活塞工作可靠性非常重要。数值计算方法中比较常用的有限元分析法是近半个世纪以来发展起来的。针对内燃机活塞的研究分析,国外起步较早并且取得了许多成果和进展,研究出一些新的方法。相对国外的研究进展,国内的这方面的研究则相对较落后。本文课题研究利用三维建模软件Pro/E首先建模,然后在ANSYS软件中进行模型离散化,转换成有限元模型。分析计算活塞相关的热边界条件并且进行了载荷的边界条件计算和约束的确定。分析了热负荷和机械负荷在单独作用时以及耦合场中不同条件下的应力和变形,并且获得了合理的计算成果。结果表明:由于冷却腔的存在使得活塞温度有所下降。耦合场中的应力和变形不是简单的两种载荷的叠加,而是一个相互作用的结果。对比三种情况下的结果分析,耦合场中的最大应力位于活塞销座处,并且机械载荷其起主导作用。但是项部是热负荷是主要影响因素。计算后得到的强度满足材料的属性要求。关键词:活塞;有限元;温度场;耦合场;应力;变形万方数据 8L265柴油机活塞温度场和应力场热一机耦合分析 On Coupled Thermal-Mechanical Temperature andStressDistribution Analysis for8L265 Diesel Engine Piston Abstract The piston bustion itdoes work normally concerns the engine’S working ,it will affect the use durability and emission performance allknow thatitsworking environment isvery only does itendure the hightemperature,but alsothe mechanical load including the high loadand frictional and mechanical 10ad can produce mechanical stressand distortion。The fuelburning in bustion chamber produces high temperature and causes thetemperature ofthepiston head ofthem produce heat stressand kinds of10ad effectatthesame time thepiston willmake thepiston appear some work reliability problems,like crackle,scuffing ofcylinder bore and piston·ring gluing and SO ,we should consider the piston’Sperformance when ,the finiteelement method is a effective method of calculating the performance resultincluding prehensive stress distribution situation under the act ofmechanical and heat load together Canmake a contribution to improvi