船用排气门的热机耦合应力分析与结构优化

针对某船用排气门在工作过程中发生失效的问题，基于有限元法，建立气门的热机耦合模型，结果发现该气门失效位置安全系数低于设计要求。为了提高气门性能，基于气门结构参数，分别考察气门锥面角度α、颈部过渡半径Rn、颈部过渡锥角β与爆压时刻、落座时刻气门失效位置的应力关系，并进行优化计算。结果表明：改变气门锥面角度值能有效降低气门失效位置应力，颈部过渡半径与颈部过渡锥角对气门失效位置应力影响较小。气门锥面角度为45°时，爆压时刻、落座时刻气门失效位置的应力分降低了45.3%、44.7%，安全系数高于设计要求。研究结果可为排气门的设计制造提供参考。