某型大功率柴油机活塞热机耦合研究.pdf

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1、第44卷第5期2015年lO月小型内燃机与车辆技术SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDVEHICLETECHNIQUEV01．44No．5Oct．2015某型大功率柴油机活塞热机耦合研究颜峰1·2黄映云112邢宪锋3(1一海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室湖北武汉4300332一海军工程大学动力工程学院3-92001部队司令部)摘要：利用AVL—BOOST软件对某型柴油机缸内工作过程进行计算分析，结合经验半经验公式得到了活塞的热边界条件，进而采用有限元方法计算了活塞的温度场。然后利用ADAMS软件对曲柄连杆机构进行了多体动力学分析，得到活塞的往复惯性力、侧推力

2、等机械边界条件，在此基础上，计算了活塞在热负荷一机械负荷耦合下的应力及变形，最后利用NCODE软件计算了活塞稳定工况下的高频疲劳寿命。结果表明，活塞的最高温度为305℃，位于头部喉口处；最大应力为456MPa，出现在第一环槽内壁过渡圆弧处；最大变形量为0．47mln，位于活塞火力岸；最小疲劳寿命为1．04x1010，位于裙内销座上方。关键词：柴油机活塞热机耦合温度场中图分类号：TK422文献标识码：A文章编号：2095—8234(2015)05—0026—05CoupledThermalandMechanicalLoadAnalysisinaCertainTypeHighPowerDiese

3、lEnginePistonYanFengta,HuangYingyun啦,Xi呜Xianfen931一MilitaryKeyLaboratoryforNavalShipPowerEngieening，NavalUniversityofEngineering(Wuhan，Hubei，430033，China)；2-CollegeofPowerEngineering，NavalUniversityofEngineering3—92001ArmyHeadquartersAbstract：UtilizingAVL-BOOSTsoftwaretoanalyzedieselenginein-cylind

4、erworkingprocess，combinedwithempiricalandsemi-empiricalformulas，pistonthermalboundaryconditionsweregained，andpistontemperaturewascalculatedbythemeansoffiniteelementmethod．Makinguseofmulti—bodydynamicmethodtoanalyzecrankandconnectingrodmechanism，themechanicalboundaryconditionsofreciprocat—inginertia

5、forcesandlateralforcewereobtained．Onthisbasis，pistonstressanddeformationarecalculatedundertheconditionsofthermal-mechanicalcouplingload．Finally，thehighfrequencyfatiguelifeofthepistonisobtainedbyNCODEsoftware．Theresultsshowedthat，itsmaximumtemperatureis305。C，occur-ringonfirstringgrooveinnerwalltrans

6、itionarc；anditsmaximumdeformationis0．47mm，occurringontopland；itsminimumfatiguelifeis1．04x1010occurringontheinboardofpistonskirtabovepin—seat．Keywords：Dieselengine，Piston，Coupledthermalandmechanicalload，Temperaturefield引言慧嘉嚣嚣翟叠靛凳嚣辇劈窑曩活塞作为柴油机的主要动力组件之一，工作温械负荷，造成较大的机械应力和机械变形。在热负荷作者简介：颜峰(1991一)，男，硕士研究生，

7、主要研究方向为动力机械及热力学系统的设计、仿真与优化。第5期颜峰等：某型大功率柴油机活塞热机耦合研究和机械负荷的耦合作用下，活塞容易产生烧顶、抱缸、开裂等损伤并失效，对柴油机的性能和可靠运转产生重要影响㈣。因此，了解活塞的温度分布，研究活塞在热负荷和机械负荷共同作用下的耦合应力状况具有重要意义。在活塞温度场与耦合应力场的研究中，主要有理论解析、数值模拟及实验分析三种方法，但物理模型的复杂性及边界条件的准确性，