高强化柴油机铝合金活塞承载特性研究

发布时间：2021-11-25 10:56

　　重点研究某高强化柴油机铝合金活塞在典型服役工况下温度和应力随时间和载荷的变化行为,明确热机械载荷作用下活塞的承载规律,为活塞寿命预测模型建立提供依据,同时为材料研制提供载荷约束。首先建立了活塞有限元分析模型,利用温度及应力测试数据对模型进行了标定,进而基于该模型计算了标定工况稳态条件下以及怠速工况与标定工况交替变化条件下活塞温度和应力的变化规律。仿真结果表明:在工作循环内,活塞顶面温度波动幅值在28℃以内,由此引起的热应力波动幅值达到35 MPa左右,因此在活塞疲劳寿命预测时工作周期内高频热负荷的影响不可忽略;燃烧室喉口在热载荷作用下呈现压应力,在机械载荷下呈现拉应力,热机耦合载荷会导致沿销孔方向出现拉应力,沿主副推力面方向呈现压应力;在怠速工况与标定工况交替变化条件下,活塞喉口载荷变化最明显,应力与温度的变化率相关,应力幅值较高,该区域易发生低周疲劳损伤。 

【文章来源】：车用发动机. 2020,(02)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

发动机台架疲劳耐久试验考核工况示意

主要研究思路如图2所示。首先,建立活塞有限元分析模型,利用实测温度和应力数据对模型进行标定;然后,基于该模型计算标定转速工况稳态条件下活塞温度、应力应变行为,在此基础上进一步研究怠速工况与标定工况交替变化条件下活塞载荷的变化特性。有限元网格模型如图3所示,有限元模型包括活塞、活塞销、连杆衬套、连杆等部件,其中对活塞喉口、销座孔等关键区域进行了网格细化,模型共包含220 129个节点,145 794个单元。图3 有限元网格模型

有限元网格模型

【参考文献】：
期刊论文
[1]发动机活塞销孔座机械疲劳机理的研究[J]. 刘世英,田小青,潘风敏.  汽车工程. 2014(01)
[2]高强化柴油机活塞异型销孔结构设计与试验研究[J]. 刘畅,张卫正,刘雨薇.  车用发动机. 2011(05)
[3]柴油机铝合金活塞疲劳寿命预测[J]. 王建平,胡定云,吴波.  机械设计与制造. 2009(12)
[4]高强化内燃机活塞瞬态温度场分布规律研究[J]. 原彦鹏,张卫正,程晓果,郭良平.  内燃机工程. 2005(04)
[5]柴油机活塞低周热疲劳寿命预测[J]. 徐春龙,汪建华,王春发,刘海鸥.  车用发动机. 2000(02)

硕士论文
[1]高功率柴油机活塞可靠性分析及试验研究[D]. 郭金宝.山东大学 2007



本文编号：3517997