基于温度试验与热力耦合仿真对活塞结构的改进及疲劳寿命预测

发布时间：2017-11-23 18:05

  本文关键词：基于温度试验与热力耦合仿真对活塞结构的改进及疲劳寿命预测

  更多相关文章： 活塞 温度场 热力耦合 疲劳寿命预测

【摘要】：本课题以汽油机的活塞为研究对象。为提高汽油机的动力性,改善经济性,降低排放,将汽油机进气方式由自然吸气改为增压。原汽油机活塞安装在增压后的汽油机内进行可靠性试验,试验后活塞销孔周围出现裂纹,因此需要对活塞结构进行改进,以满足增压后的使用。在汽油机运行过程中,由于受到由燃料燃烧产生高温气体的影响,活塞头部的温度载荷较高,然而裙部不直接与燃气接触,温度相对较低。因此从活塞的头部到裙部之间存在温差产生热应力。此外,活塞顶部受到高压燃气的冲击产生机械应力。因此在活塞的仿真分析与优化设计中,既要考虑热载荷也要机械载荷对活塞做热力耦合分析,保证活塞使用的可靠性,还要对结构改进后的活塞进行疲劳寿命预测,保证活塞使用的耐久性。国内外在活塞热力耦合和疲劳寿命预测方面均有研究。目前普遍采用计算流体力学和有限元分析理论相结合的方法研究活塞的传热情况,而对疲劳的研究主要为采用疲劳仿真软件对活塞进行疲劳寿命仿真预测和运用发动机台架进行疲劳与耐久性实验研究两种方式。本课题基于传热学理论和非线性有限元分析方法理论,应用软件对活塞进行建模仿真分析,结合活塞温度测试试验对活塞的模拟温度场进行验证,然后导入热载荷和机械载荷的边界条件,计算出活塞在热力耦合作用下的综合应力情况,再根据计算结果对活塞结构进行改进并再做耦合分析。计算表明结构改进后活塞的最大应力值降低了129.63MPa,有效减少应力集中现象,验证了活塞结构设计的合理性。对活塞进行疲劳寿命预测,计算出活塞的疲劳寿命为1.49e7,最后得出了结构改进后活塞的可靠性和耐久性满足增压汽油机使用的结论。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK413

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周冬;活塞受热状况的具体分析[J];柴油机;2005年02期

2 贺吉凡;;活塞顶出现异响的原因与判断[J];河北农机;2007年05期

3 夏飞;苏铁熊;;基于质量限制的全钢活塞三维有限元分析[J];机械设计与制造;2010年02期

4 张志强;胡仙园;;铝活塞的机械铸造[J];内燃机与配件;2010年Z1期

5 于军梅;孟凡祥;;维修铝活塞需要注意其特性[J];农机使用与维修;2010年04期

6 龙峰;任军海;;活塞加工技术现状分析与研究[J];现代机械;2011年05期

7 E.M.R釨ssler;贾玉呈;;浇铸或压制活塞的探讨[J];国外铁道机车与动车;1965年08期

8 ;关于活塞边界条件的进一步探讨[J];内燃机车;1976年05期

9 SimonT.Gazzard;;解决活塞顶开裂的一种新方法[J];国外机车车辆工艺;1980年04期

10 Simon T.Gazzard,尹立森;解决活塞顶裂纹的一种新方法[J];车用发动机;1981年02期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 张东辉;;Authorware活塞运动范例的改进[A];中国教育技术协会2004年年会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 若讷;怎样判断并排除活塞常见故障[N];中国水运报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 袁晨恒;自由活塞柴油直线发电机系统设计与运行特性研究[D];北京理工大学;2015年

2 杨洪秀;活塞缸套系统仿生非光滑界面摩擦与润滑机理的研究[D];吉林大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郭亮;基于正交分析的活塞结构参数热敏感性研究[D];中北大学;2016年

2 付志申;活塞热负荷模拟试验机方案设计及冷却系统优化[D];中北大学;2016年

3 刘一鸣;钛合金活塞耐磨性设计及铸造缺陷影响研究[D];北京理工大学;2016年

4 赵冠华;复合隔热活塞气隙隔热机理研究及整体结构设计[D];北京理工大学;2016年

5 林梅君;增压柴油机活塞热力性能有限元仿真分析[D];湖南大学;2016年

6 魏特特;基于ControlBase的小型煤油活塞发动机控制策略研究[D];南京航空航天大学;2016年

7 庞圣桐;基于温度试验与热力耦合仿真对活塞结构的改进及疲劳寿命预测[D];西华大学;2016年

8 王忠瑜;活塞的传热和热强度研究[D];重庆大学;2002年

9 苗伟驰;活塞结构强度有限元分析[D];山东大学;2012年

10 任建敏;158F汽油机活塞二阶运动仿真分析及性能优化[D];重庆大学;2014年

，

本文编号：1219334