某发动机机体热机疲劳及缸孔变形分析.pdf

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1、研究与分析2015gg4期(第28卷，总第138期)·机械研究与应用·某发动机机体热机疲劳及缸孑L变形分析陈超，周奇才，江增明，吴丰凯。，胡景彦，洪进(1．同济大学机械与能源工程学院，上海201800；2．宁波市鄞州德来特技术有限公司，浙江宁波315100)摘要：建立有限元前处理网格模型，定义模型边界、加载载荷等。建立Boost热力学模型，为CFD进行燃烧分析提供流量及压力边界。通过CFD计算水套的温度、燃烧式的气体温度及热交换系数，为缸体、缸套、缸盖等提供温度场映射边界条件。使用Abaqus计算零件的温

2、度场和螺栓预紧力、爆发压力工况，进行无温度加载和热固耦合计算。关键词：温度场映射；热固耦合；疲劳因子；傅里叶变换中图分类号：TK413．2文献标志码：A文章编号：1007—4414(2015)04—0012—04TheEngineBlockandCylinderHeadThermalMechanicalFatigueandCylinderBoreDeformationAnalysisCHENChao一，ZHOUQi—cai，JIANGZeng—ming2，WUFeng—kai，HuJing—yan。，HO

3、NGJin(J．SchoolofMechanicalEngineeringTongfiUniversity，Shanghai201800；2．DLTtechnologiesCo．，Ltd，Ningbo315100，China)Abstract：Theestablishmentoffiniteelementpre—processingmeshmodel，definitionofboundaryandloadetc。BuildingBoostthermodynamicmodelforCFDcombustion

4、analysisprovidingflowandpressureboundary。Providingtheboundarycondi—tionsoftemperaturemappingforcylinder，cylinderliner，cylinderheadetcthroughtheCFDjackettemperature，combustiongastemperatureandheatexchangecoefficientcalculation。UsingAbaqussoftwaretocalculat

5、ethetemperaturefieldofthepartsandthepreload，burstpressureconditions，calculatingwithouttemperatureandthermo—solidcoupling．Keywords：temperaturemapping；thetmo—solidcoupling；fatiguefactor；theFouriertransform0引言题，它的场求解问题通过线性微分方程求解，具有线发动机作为汽车的心脏，若其机体出现强度疲劳性和自伴随

6、的特性，求解方程应用了伽辽金法中的等未达到安全要求，会使机体造成断裂，进而造成发动效积分形式来建立与方程相等效的变分原理，再根据机熄火。缸孔过量变形会使活塞与缸孔异常接触，导一定形式的插值函数进行有限单元网格离散，从泛函致拉缸后造成发动机功率、油耗下降等影响。数取驻值来直接求解方程。采用有限元模拟仿真的方法，它是目前发动机领热固耦合是在热传导的基础上引进了机械约束域内先进的处理问题的数值计算方法，受到工程技术或载荷，以受热后产生应力分布形式体现，因温度而界的高度重视，可提前预防和避免质量问题，进而为引起的

7、应力称为热应力，研究的热应力问题与时间无模具盲目试制带来不可预知报废事故提供参考依据。关。热应力基本原理如下：当弹性体受到温度变化1热固耦合理论时，会引起体积的收缩或膨胀，表现为热变形产生的1．1热固耦合介绍线应变，其中Ot是弹性体的线膨胀系数，是弹性物热固耦合表示固体与热流体介质之间发生交互体O／(T—T0)内任一点目前的温度，为初始温度。作用的情况。主要应用在固体结构受到流场、温度场若弹性体的温度变化是均匀的，且不受到任何的约以及机械载荷或约束共同作用的场合。文中机体受束，弹性体内各部分将会发生相同的

8、热膨胀或收缩，到温度场和流体载荷作用，一方面会产生运动或变所以不会引起应力。否则受到外界约束时则会产生形，进而影响机体的应力分布。另一方面运动或变形应力。反过来也会改变流场和温度场的分布，从而改变流体2模型建立和边界条件设置和温度场的大小。2．1分析的有限元模型1．2热固耦合分析理论¨建立的前处理网格模型，进气门、排气门、气门座热固耦合首先采用有限元解决热传导计算问题，圈、排气门座圈、气门导管、气缸垫的网格尺寸及机体热传导分为