内燃机活塞变形与应力三维有限元分析

发布时间：2017-06-04 15:10

  本文关键词：内燃机活塞变形与应力三维有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 活塞是内燃机的关键零部件之一,活塞的结构和所处的工作环境十分复杂,在工作状态下受到高压燃气压力、高速往复运动产生的惯性力、侧向推力和销座支反力等周期性载荷作用,产生机械应力和机械变形。高压气体燃烧产生的高温使活塞温度分布很不均匀,导致活塞产生热应力和热变形。因此,对活塞在热负荷和机械负荷共同作用下的耦合变形、应力进行有限元分析,了解活塞的变形和应力分布情况,对改进活塞设计,提高其工作可靠性具有重要意义。 本文对活塞在热负荷和机械负荷作用下的应力和变形进行了研究。首先,利用三维制图软件建立了内燃机活塞的几何模型,在三维有限元分析软件中转换成有限元模型。然后探讨了活塞机械载荷的确定方法。完成了活塞在机械载荷与热载荷及热力耦合作用下的应力与变形分析,并考虑了活塞裙部侧推力的影响。结果表明:活塞的热力耦合应力主要受机械载荷的影响,耦合变形主要受热负荷的影响,同时活塞变形呈非轴对称分布,变形后裙部外形轮廓形状发生较大变化。因此,本文的研究结果将为活塞改进设计提供参考。
【关键词】：活塞 有限元 机械载荷 耦合变形 热负荷
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致谢7-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 活塞有限元分析的意义13-14
• 1.2 活塞有限元分析国内外研究概况14-17
• 1.3 活塞有限元研究评述17
• 1.4 本文的主要研究内容17-19
• 第二章 活塞受力模型研究19-32
• 2.1 活塞受力分析19-20
• 2.2 位移边界条件的确定20-21
• 2.3 载荷边界条件的确定21-29
• 2.3.1 燃烧室气体压力21-22
• 2.3.2 活塞往复惯性力22-24
• 2.3.3 活塞裙部侧推力24-29
• 2.3.4 活塞销座支反力29
• 2.4 活塞机械载荷29-30
• 2.5 热边界条件的确定30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 活塞几何计算模型的建立32-43
• 3.1 数值计算方法的分析与选择32-33
• 3.2 活塞应力有限元分析基本理论33-35
• 3.2.1 单元坐标系（局部坐标系）33-34
• 3.2.2 空间应力分析的基本方程34-35
• 3.3 活塞变形有限元分析基本理论35-37
• 3.4 活塞几何模型的建立过程37-39
• 3.4.1 ANSYS 有限元程序建模环境介绍37
• 3.4.2 活塞的几何建模及处理过程37-39
• 3.5 活塞参数确定39-41
• 3.5.1 活塞的几何参数39-40
• 3.5.2 活塞的材料参数40-41
• 3.5.3 活塞系统的其它参数41
• 3.6 活塞有限元模型41-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第四章 活塞应力与变形研究43-57
• 4.1 活塞变形分析43-51
• 4.1.1 活塞整体变形分布43-44
• 4.1.2 活塞顶部变形分析44-45
• 4.1.3 活塞裙部变形分析45-51
• 4.2 活塞应力分析51-55
• 4.2.1 活塞整体应力分布51-52
• 4.2.2 活塞顶部应力分析52-53
• 4.2.3 活塞裙部应力分析53-55
• 4.3 本章小结55-57
• 第五章 全文总结与展望57-59
• 5.1 本文工作总结57
• 5.2 本研究存在的问题以及展望57-59
• 5.2.1 存在的问题57-58
• 5.2.2 展望58-59
• 参考文献59-62

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