高强化柴油机活塞异型销孔结构设计与试验研究

针对高强化柴油机活塞,研究了网格数量和活塞销孔棱缘耦合应力的收敛性关系,进行了精确的活塞耦合应力计算;研究了异型销孔结构对活塞应力分布的影响规律;根据耦合应力计算结果,选定异型销孔位置和形状,设计双侧圆锥形异型销孔并进行耦合应力计算,与圆形销孔结构活塞对比可知,异型销孔结构可以大幅度降低销孔棱缘的应力集中,活塞的承载能力有所提高。利用活塞销孔疲劳试验机进行异型销孔活塞的疲劳试验,试验完成1.0×107个循环,活塞销孔表面接触良好,说明双侧圆锥形异型销孔的结构设计满足发动机可靠性要求。     

柴油机活塞裙部曲面造型的研究

介绍一种确定中凸活塞裙部型面的试验和拟合方法。首先对某国产柴油机（D×S＝75mm-×86mm）的活塞裙部喷涂软质复合材料层后，在标定工况下进行磨合运转以确定活塞裙部的实际外形型面；磨合后的活塞型面采用精密圆度仪来测量。根据测量结果，采用计算几何的Bezier曲面理论对活塞裙部型面进行拟合，设计出该活塞裙部型面。     

汽油机活塞的热负荷和机械负荷分析

采用三维有限元分析法对376汽油机活塞进行了热负荷和机械负荷分析,计算了活塞的温度场和应力场.深入了解活塞的热负荷状态及热应力、机械应力分布情况,找出了危险应力部位,为活塞的结构改进和优化提供了理论依据.     

基于瞬态分析的柴油机活塞疲劳寿命预测

以某增压柴油机活塞为研究对象,建立了由曲柄连杆机构和缸套组成的装配体有限元模型,计算了活塞在热载荷、机械载荷和热-机耦合作用下的应力分布,在此基础上将计算得到的热-机耦合应力场作为疲劳载荷,采用名义应力法对活塞进行疲劳寿命计算。结果表明:活塞的短寿命区域出现在活塞销座内侧上部,最低循环次数为8.823×10~7次,折合1 470.5h。从计算结果看,活塞的结构较为合理,能满足柴油机的使用要求。     

一种新的摩托车活塞有限元模型

以ＡＸ１００摩托车发动机活塞为研究对象，将接触问题非线性有限元理论应用于活塞的结构强度分析与计算，提出了一种新的活塞三维有限元接触模型，利用该模型对活塞进行分析与计算，不仅可以得到活塞的应力和变形，还可以计算出活塞与活塞销之间的压力分布。     

考虑活塞顶为弹性支承时的挠度方程和弯曲应力

活塞顶受燃气压力作用时,将产生弯曲变形,最大弯曲应力通常用巴哈公式计算。本文根据活塞顶的实际受力和支承情况,应用圆板和圆筒弯曲理论,导出了活塞顶的挠度方程和弯曲应力,应力计算比用巴哈公式计算的精度高。     

增压柴油机内冷油腔活塞结构分析及评价

以增压柴油机振荡内冷却油腔活塞非对称性结构为研究对象,构建了全活塞-活塞销-连杆小头的有限元接触模型,分析了活塞工作条件下的导热耦合关系。确定了当量换热边界条件;进行了在机械-热负荷联合作用下的结构应力及变形分析;为直观反映温度因素对活塞结构强度的影响,提出了对结构应力合理表述的应力-温度散点图评价方法;在此基础上对原有的活塞结构进行了改进。     

CG125发动机活塞连杆曲轴改进分析

改进CG125发动机气道和燃烧室形状,在保证动力性提高的同时,也会导致活塞连杆曲轴温度和强度负荷增加。采用有限元模拟分析,计算出活塞连杆曲轴改进前后的应力和活塞温度变化,通过改进活塞形状,保证了改进后发动机活塞热负荷状况良好,同时提高了活塞连杆曲轴强度。     

用试验法确定6133柴油机活塞型面和冷态配缸间隙

为确定6133柴油机的活塞型面和冷态配缸间隙，以该机构试验样机，通过选择不同的活塞型面和个态配红间隙进行对比分析。试验后确定了较为理想的活塞型面和冷态配缸间隙。     

内燃机零件的光弹研究

<正>在发动机零件设计和试验工作中,一项很重要的任务是确定运转情况下的零件应力和应变。一些强度公式能估算一般零件的应力,甚至还能估算相当复杂构件的应力。但是,用通常的强度公式就不能精确地分析发动机某些零件所承受的复杂机械负荷和热负荷。例如内燃机的活塞承受多种外力作用:有活塞顶部燃气压力、销座孔内活塞销的反作用力以及在活塞顶部高温作用下引起的急剧交变应力。很明显,在此情况下,一般常规分析法是不适用的。     

高强化柴油机铝合金活塞承载特性研究

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。     

汽油机活塞热负荷的计算

本文以有限元法为计算手段,在CA6102型汽油机活塞结构的基础上,进行了不同活塞结构、顶面阳极氧化处理、发动机冷却水温度对活塞温度场影响的计算分析,以期对活塞的设计计算和改进提供参考。     

中凸型内燃机活塞的探讨

通过活塞在机械负荷及热负荷作用下的变形计算，提出了能保证活塞与气缸在工作状态中有较好接触的非工作状态时活塞型线的设计依据，并对活塞和缸套定对摩擦副进行润滑计算，最后对国内外厂家几种中凸型活塞进行曲线拟合分析和验证。     

四冲程柴油发动机活塞疲劳开裂分析

针对四冲程柴油发动机活塞开裂问题,运用失效分析方法,开展了活塞断口宏观、微观分析和金相组织分析。根据断口形貌及金相组织分析,结合理论知识,分析确定了活塞开裂的主要原因,即活塞开裂属于机械应力性质的疲劳开裂,裂纹的萌生均表现出对活塞销支座边缘与薄壁之间的R角不合理的敏感性。     

高性能柴油机活塞的计算分析

在大型电子计算机上,用有限元法对柴油机的活塞进行机械应力和热应力分析,提高了柴油机设计水平。本文是首次用ASKA-T来计算活塞温度场,并成功地利用计算机绘出温度场曲线。     

非对称结构活塞的有限元计算

为精确地反映出在工作状态时所受负荷对非对称结构活塞的影响 ,采用了装有活塞销的三维整体活塞有限元模型 ,应用包括接触单元算法在内的有限元计算 ,找出了其危险应力的部位 ,为活塞结构的改进提供了理论依据。     

基于柴油机考核工况的活塞高周疲劳寿命预测

针对柴油机台架耐久性试验规范规定的柴油机考核方法及工况,建立了多工况循环载荷作用下活塞高周疲劳寿命预测流程;采用Abaqus有限元分析软件建立活塞温度及应力计算模型,通过与试验数据对比进行模型标定,计算了各工况下活塞温度场及应力;采用Femfat软件考虑温度场及各种修正因素的影响对活塞单工况下高周疲劳寿命进行预测,采用双线性累积损伤准则对柴油机考核工况下活塞疲劳寿命进行预测。结果表明:采用双线性累积损伤准则可便捷地进行多工况周期性载荷下活塞高周疲劳寿命预测;活塞冷却油腔位置处寿命最低,但可满足柴油机考核使用要求。     

镶圈内冷一体活塞的数值研究

为了研究镶圈和内冷油腔对活塞可靠性的影响,对同一型号、不同结构的带镶圈活塞进行模拟计算分析。首先对标定工况下的镶圈活塞进行硬度塞测温试验,作为温度场模拟计算的约束条件;然后考虑温度、燃烧压力、惯性力等因素影响进行热机耦合计算,得到活塞关键位置的变形、应力等结果;最后,使用疲劳分析软件计算活塞的高周疲劳。通过对比发现,镶圈内冷一体活塞一环槽根部温度分别比镶圈活塞和镶圈内冷活塞低6.5%,16%,其热应力分别降低了33%,15%,机械应力分别降低了31%,11%。结果表明,镶圈内冷一体结构的应用,有效避免了应力集中现象,既可以有效降低活塞头部热负荷和机械负荷,同时也能增强环槽的耐磨性,延长环槽下侧面的寿命。     

康明斯ISLe系列柴油机活塞凸出量计算研究

对康明斯ISLe系列柴油机的活塞凸出量进行了计算研究,使用极限法计算并用DVA计算法优化计算结果,研究了优化后的计算结果和发动机装配线实际测量数据。实际测量数据基本处在优化后的活塞凸出量尺寸范围。同时确定了发动机活塞凸出量的最佳尺寸范围。     

考虑进气冷却的柴油机活塞温度场分析

考虑进气过程对缸内气体温度和活塞顶面温度分布的影响,通过柴油机缸内燃烧过程仿真获得活塞顶岸对流传热系数、燃气温度曲线以及活塞组热边界条件,进行了柴油机冷起动和标定工况下的活塞温度场分析,利用活塞测温试验对仿真分析结果进行了验证。结果显示,考虑进气冷却影响的活塞温度场计算结果精度较高,与实测特征点温度的相对误差在6%以内,为活塞应力应变分析和结构优化设计提供了准确的边界条件和有意义的参考。