基于不同热障涂层组合的活塞传热与结构强度研究

发布时间：2023-05-03 19:01

　　热障涂层本身具备较低的热导率,能够有效降低金属基体的温度,对活塞热力性能、抗爆性能及燃烧性能都有着较为显著的改善。以一款四冲程非道路高压共轨柴油机铝合金活塞为研究对象,采用热电偶测温法测试了活塞最大转矩工况下4个特征点的温度值,结合有限元分析方法建立了4种不同组合热障涂层活塞模型,对比分析了活塞温度场、热应力、耦合应力与变形。研究结果表明:涂层能够使活塞顶部温度下降约30℃,能有效减少活塞热损伤。有限元分析方法能够准确地反映活塞顶面温度分布情况,能为结构强度分析提供精确的边界条件。在一定范围内,随着陶瓷层厚度每增加0.05 mm,活塞的最高温度下降约4℃,相比无涂层活塞,最高温度降幅为38～51℃;陶瓷层与金属黏结层之间产生了160～230℃的温差,过大的温差会导致涂层失效,但这种温差会随陶瓷层厚度的减小而减小;随着陶瓷层厚度的变化,涂层活塞热应力与耦合应力具有相同的变化趋势,但不同涂层方案之间活塞热应力、耦合应力、变形的变化较小。

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【文章目录】：
1 温度场试验
    1.1 活塞相关物理参数
    1.2 测温方法及测试点布置
    1.3 活塞表面温度试验结果
2 有限元模型建立
    2.1 活塞有限元模型
    2.2 换热边界条件确定
    2.3 机械载荷的确定
3 有限元结果分析
    3.1 热障涂层对活塞温度场的影响研究
    3.2 热障涂层自身温度场研究
    3.3 热障涂层对活塞热应力的影响研究
    3.4 热障涂层对活塞热机耦合应力的影响研究
    3.5 热障涂层对活塞热机耦合作用下变形的影响研究
4 结论



本文编号：3807103