螺栓预紧力对发动机气缸盖疲劳特性的影响

发布时间：2021-12-02 08:01

　　发动机气缸盖是较易发生疲劳破坏的发动机零件之一,其机械疲劳强度与螺栓预紧力之间存在关系。利用Solidworks建立气缸的简化模型,导入Workbench中进行静力学分析:在Workbench中建立两个不同的载荷环境,利用组合求解功能对螺栓预紧力和气缸盖受到气缸内气体的最高爆发压力进行线性组合,完成非比例载荷的疲劳寿命计算,得到不同螺栓预紧力下的气缸盖疲劳寿命曲线,由此获知螺栓预紧力和气缸盖疲劳寿命之间的关系,这为合理选择螺栓预紧力提供了依据。 

【文章来源】：唐山学院学报. 2020,33(03)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

气缸模型

采用六面体网格划分方法对气缸进行划分,缸体控制网格体大小为3 mm,其余控制网格体大小为2 mm。建立的有限元模型共有321 620个节点,86 114个单元,网格单元质量较好,能够比较精确地进行计算。图2为气缸的有限元模型。1.3 载荷及边界条件的确定

气缸载荷及边界条件如图3所示。对缸体底面添加固定支撑,根据式(1)的计算结果,气缸盖底部添加力为44 509.5 N,方向为X轴正向,在6个螺栓的光面添加螺栓预紧力。气缸盖受到两种载荷作用,其中螺栓预紧力恒定不变,气缸内气体压力则是循环交替变化的。因此在分析疲劳寿命时,需要采用非比例载荷进行分析,其基本思想是建立两个不同的载荷环境代替单一的载荷环境来进行疲劳寿命分析。其中载荷环境一为恒定不变的螺栓预紧力,载荷环境二为气缸盖受到气缸内气体的最高爆发压力。在计算时分别将两种载荷环境下的静力学计算结果算出,利用Solution Combination对两种载荷环境进行线性组合,为Solution Combination添加“Fatigue Tool”,载荷类型选择“Non-Proportional”,设置疲劳强度因子为0.8,计算理论选择“Goodman”。最后进行非比例载荷的疲劳寿命计算。

【参考文献】：
期刊论文
[1]船用柴油机缸盖疲劳破坏有限元分析及改进[J]. 李丽婷,苗伟驰,张国勇.  柴油机. 2018(02)
[2]压缩机气缸盖联接螺栓的有限元分析[J]. 白刚,尚浩田,王枫.  流体机械. 2017(04)
[3]柴油机机体高强度螺栓预紧力的有限元计算方法[J]. 张小良,王根全,侯晔星,姚亮宇,王轲,王小慧.  车用发动机. 2012(05)

硕士论文
[1]重型柴油机气缸盖结构强度及疲劳寿命的计算分析[D]. 胡学武.华中科技大学 2013



本文编号：3528038