柴油机活塞温度场和应力场的有限元分析
随着科学技术的不断进步，内燃机逐步踏上了高功率、低排放和低油耗的发展道路上，功率的增加会伴随着内燃机热负荷和机械负荷的增大。活塞作为内燃机中非常关键的零部件，始终与高温燃气接触，承受着非常大的热负荷和机械负荷，所以掌握活塞的温度以及应力状况就十分必要。 本研究主要针对某机车用柴油机进行有限元分析，该柴油机属于V型柴油机。首先，利用GT-Power软件对该型号柴油机进行工作过程的仿真模拟，进而达到柴油机的设计标准。结合经验公式对活塞的热边界条件进行确定，并利用ANSYS Workbench计算分析其稳态和瞬态的温度场。结果显示，其头部的温度相比较而言略高，并且各部分温度梯度较大，而裙部温度比较稳定。其次，对活塞的应力场进行了分析计算，主要包含三方面：热应力场、机械应力场和耦合应力场。结果显示，活塞的热应力对活塞的影响要大于其机械应力，并且其热应力最大区域主要集中在头部，其主要原因是该区域的温度梯度较大。活塞的耦合应力场的分布规律比较接近活塞的热应力场分布，裙部的应力场始终比较稳定，并没有太大的波动。最后，针对该型号活塞的振荡冷却腔的结构进行了探究，探究了不同冷却方式对该活塞的热负荷的影响，主要是探究了其温度、热应力和热变形的不同。结果显示，冷却腔对于其头部热负荷的减小作用十分明显，底喷的冷却效果就十分微弱。
柴油发动机;活塞应力场;高温燃气;应力计算
大连理工大学
硕士
动力机械及工程
宋希庚
2017
中文
TK423.33;TK422.4
77
2018-03-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）