蠕铁气缸盖疲劳寿命预测研究

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1、蠕铁气缸盖疲劳寿命预测研究杨大军2015年6月中图分类号：UDC分类号：蠕铁气缸盖疲劳寿命预测研究作者姓名杨大军学院名称机械与车辆学院指导教师左正兴教授答辩委员会主席张卫正教授申请学位工程硕士学科专业车辆工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月ResearchonFatigueLifePredictionofVermicularIronCylinderHeadCandidateName:DajunYangSchoolorDepartment:MechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.ZhengxingZuoChai

2、r,ThesisCommitteeProf.WeizhengZhangDegreeApplied：MasterofEngineeringMajor：VehicleEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一

3、同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着柴油机的强化程度越来越高，气缸盖作为发动机中结构和负荷最为复杂的零件之一，其疲劳的问题越来越凸显，严重影响着发动机的可靠性。本文针对气缸盖疲劳寿命的研究，基于有限元仿真，分析了气缸盖不同载荷作用下的应力，设计了结构模拟件，根据结构模拟件的低循环疲劳试验并结合有限元仿真得到适用于蠕铁气缸盖的疲劳寿命模型；对铸铁气缸盖进行了热机耦合疲劳寿命预测。通过对气缸盖疲劳寿命预测的研究，为气缸盖抗疲劳设计和评价提供有力支撑。本文以蠕铁气缸盖为研

4、究对象，通过有限元仿真分析得到该种材料的气缸盖引起火力面及排气道夹壁处应力的主要因素是热负荷，为低循环疲劳。通过分析三个主应力的大小及方向的方法来判断不同危险部位的应力状态。结果表明在恒幅热机负荷循环作用下，排气道鼻梁区为单轴应力加载。针对鼻梁区结构，设计与鼻梁区处等效的模拟试件。通过材料试验确定材料基本性能。对结构模拟件进行低循环疲劳试验，根据试验结果和有限元计算，提出适用于蠕铁气缸盖的单轴疲劳寿命模型，并对疲劳寿命模型在非对称载荷加载情况下进行修正。将提出的疲劳寿命模型应用于实际气缸盖，对气缸盖启动停车循环的疲劳寿命进行了预测，特别是对进排气门鼻梁区进行了寿命预

5、测，并对该危险区域进行了分析。关键词：气缸盖；蠕铁；单轴应力状态；结构模拟件；疲劳；寿命预测I北京理工大学硕士学位论文AbstractAsthedemandandhighspecificpowerforhightorquecontinuetogrow,thefatigueofcylinderheadshasbeenmoreandmoreseriousduetothecomplexityofgeometryandloadconditions.Andthefatiguelifeofcylinderheadshasgreatinfluenceonthereliableof

6、dieselengines.Aftertheloadsofcylinderheadsarebeinganalyzed,thestressconditionsofcylinderheadsunderdifferentloadshavebeeninvestigated.Thenthelifemodelsareobtainedthroughthealternativetestspecimens’lowcyclefatigueexperimentsandFEM.Atlast,thefatiguelifeofavermicularironcylinderheadispredi

7、cted.Thefatiguelifepredictionmethodisusefulforthecylinderheadanti-fatiguedesigning.Thevermicularironcylinderheadisusedinthispaper.Itshowsthatthethermalloadisthemainfactorinareasoffiringdeckandthenarrowareabetweenthetwoexhaustpassages.Andthefatiguetypeislowcyclefatigue.Amethodispropos