MATLAB和APDL在气缸套变形量可视化的应用.pdf

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1、冯占闯张翼郑伟茂张广显：MATLAB和APDL在气缸套变形量可视化的应用35MATLAB和APDL在气缸套变形量可视化的应用StudyOllApplicationofMATLABandAPDLinVisualizationofCylinderLinerDeformation冯占闯张翼郑伟茂张广显(中北大学中国人民解放军93437部队)[摘要]内燃机气缸套工作过程中会产生变形，变形量如果过大，会影响内燃机整机性能，因此要对气缸套变形量进行分析研究。现多采用有限元方法计算其变形量，但ANSYS软件后处理的结果不能清晰展示变形量的具体情

2、况。为解决此问题，应用APDL采集气缸套内壁所要考察横截面的有限元计算数据，在此基础上，用MATLAB程序批量绘制气缸套内壁横截面变形的极坐标图形。结果显示。气缸套内壁某截面变形量在这种图形中比ANSYS软件后处理的结果更加便于观测，该方法也可用于柱类有限元模型变形量可视化研究。[关键词]气缸套变形可视化MATLAB有限元APDLAbstract：Cylinderlinerisdistortedwhenengineisfiring，whichhasinfluenceonen舀ne’Sper-formanceifthedeforma

3、tionistoolarge．Soitisnecessarytoanalyseandresearchthedeformationofthecylinderliner．NowadaysFiniteElementMethodisoftenemployedinanalysisofcylinderlinerdeforma—tion．ButthepostprocessingresultofANSYScannotdisplayclearlyspecificvaluesofthecylinderlinerdeformation．Toresolv

4、etheproblem，APDLWasemployedincollectingthecross—sectionaldatacompu-tedinFEMoftheinnerwallofthecylinderliner，andonthebasis，MATIABprogramisemployedinbatchplottingsomecross—sectionaldeformedpolargraphicsoftheinnerwallofthecylinderliner．Theresultshowsthatthecross—-section

5、aldeformedspecificvaluesoftheinnerwallofthecylinderlineraremoreeasilyobservedthanthepostprocessingresultofANSYS．Thismethodcanalsobeappliedtothede-formationvisualizationofthecylindricalfiniteelementmodel．Keywords：CylinderLinerDeformationVisualizationMATLABFEMAPDL0引言气缸套

6、是内燃机重要的零部件之一，其工作过程中，在热负荷和机械负荷等作用下会发生变形⋯，尤其是湿式气缸套的刚度较低，变形量过大可能引起漏气量大、漏水等问题心]。气缸套与活塞环组形成内燃机工作过程中条件最恶劣的摩擦副之一，气缸套的失圆变形量过大会使活塞环的密封性变差，对内燃机性能造成影响"]，因此有必要对气缸套的变形量进行计算，为进一步减小气缸套变形提供相应的依据。现多采用有限元方法分析内燃机工作过程中气缸套的变形量，如文献H3中用有限元方法分析研究了YZ4DE柴油机气缸套变形，文献[53中对内燃机车柴油机气缸套热变形进行有限元分析，文献∞

7、’对重型柴油机气缸套变形进行数值模拟及分析。但是气缸套横截面的变形图不能清晰地反映变形量的具体情况。MATLAB不仅在数值计算和符号运算方面功能强大，而且在数据可视化方面的表现能力也极为突出‘71。针对上述问题，现用ANSYS进行有限元分析，用APDL(ANSYSParametricDesignLanguage)采集所要考查的气缸套某横截面节点数据喁’，通过MATLAB进行数据处理并做出极坐标下的变形内燃机与配件2014年第10期图∽o，使变形量可视化。1有限元分析过程及后处理结果1．1气缸套有限元分析模型本文以6V110柴油机3

8、个气缸套为例，使用HyperMesh软件划分网格，其圆周方向为240个等分节点，气缸轴线方向因所要考查的细节不同网格可以划分为非等间距网格，如图1所示(机体和气缸盖未显示)。在HyperMesh中定义单元类型和材料属性，将有限元模型导入到ANSYS