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。     

不同金相等级活塞的有限元分析

活塞材料的微观金相结构对活塞工作性能具有重大影响。通过试验检测不同金相等级活塞的物理及机械性能,并采用有限元软件ANSYS对不同活塞的温度场、热应力场、热机耦合场进行模拟分析,研究活塞金相差异对活塞热负荷和热机负荷的影响。结果表明,随着微观金相等级的降低,活塞最高温度、最大热机耦合应力和最大变形量均呈现增大趋势,活塞最大许用应力呈现减小趋势,活塞可靠性呈现下降趋势。     

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。     

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。     

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。     

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.     

活塞环-缸套动接触边界传热模型研究

由于润滑油膜内部存在多热效应耦合作用,现有内燃机流固耦合计算中常采用的活塞环-缸套间传热经验估计或热阻模型的计算结果与实际情况存在较大差异。为此本文中在线接触润滑模型的基础上,研究各热效应随工况的变化规律和相互间的耦合作用,建立了基于CFD流动传热计算结果修正的活塞环-缸套传热模型。结果表明,与热阻传热模型相比,本文中建立的修正传热模型算得的活塞温度场更符合实测的活塞温度数据;该模型经无量纲化处理后,可推广应用于其他活塞环-缸套传热计算。     

催化燃烧应用于均质压燃发动机的几种计算模型

通过耦合DETCHEM软件包及CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶及活塞冠周边涂有催化剂的HCCI发动机燃烧过程进行了数值计算,建立了多区模型。针对在处理缝隙区存在催化剂时出现的一些问题,提出了4种不同的计算模型,对比分析了这4种计算模型与基准模型在缸内温度、放热率和HC,NOx以及CO排放等方面的差别。     

柴油机活塞燃烧室凹腔边缘的非线性有限元强度分析方法

整体式铝合金活塞仍是重型柴油机的首选设计方案。活塞制造商们一直在不断研究铝合金材料工艺,以及切削性和结构型式,以应对日益增长的热负荷及机械负荷。随着软件和数字计算机技术的进步,活塞分析方法也得以改进。现已允许根据活塞所受负荷和接触条件,对材料特性建立更大、更详细的模型,进行更复杂的模拟。20世纪70年代末,采用线弹性应力法,并结合以有限低循环疲劳数据为依据的寿命评估,首先将瞬态有限元分析法应用于柴油机活塞。这一方法为深入了解活塞,尤其是柴油机活塞燃烧室凹腔边缘处的失效机理提供了重要依据。然而,由此得出的寿命评估往往是近似的,只能用作评价替代设计和材料的一种比较工具。这种限制是由于采用线弹性应力方法的缘故,它忽略了非线性应变特性,特别在燃烧室凹腔边缘弹-塑性条件下的重要影响。与改进的分析技术相结合,应变式材料性能测量法的发展有助于对活塞合金非线性特性的进一步了解,并为建模提供重要数据。已将这些发展纳入凹腔边缘应力和应变响应的新分析法中,为寿命评估提供更加精确的方法,并为进一步改善活塞设计创造机会。     

大功率车用发动机隔热活塞的结构设计及计算分析

活塞是发动机中工作条件最严酷的零件之一，其中活塞承受的热负荷对活塞的工作可靠性影响更大，它是发动机强化的一个严重障碍。因此，在大功率强化车用发动机研制过程中，研究设计隔热活塞，提高活塞承受热负荷的能力已势在必行。在大功率车用发动机隔热活塞的研究工作中先采用三维有限元分析程序，对隔热活塞进行了机械负荷和热负荷分析计算，获得了大量有用的数据资料，为正确合理地设计隔热活塞提供了依据。     

内燃机活塞组有限元分析研究进展

概述了有限元分析在内燃机活塞组的应用及进展情况 ,比较了几种常用的研究方法 ,总结出未来内燃机活塞组机械应力和热应力研究将渐渐以耦合模型、瞬态传热和CFD、FEA耦合分析为主的发展趋势     

Study of the simulation of piston skirt contact

In order to reduce the number of engine tests, it is very important to simulate the piston-cylinder bore contact. In this paper, the method of piston skirt-cylinder bore contact pressures have been studied by using the data of piston skirt profiles, its stiffness, and its thermal expansions. Therefore, piston skirt-cylinder bore contact pressures finely correlate with the skirt conditions after running tests.     

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。     

柴油机活塞销孔型线对比分析研究

针对某柴油机活塞销孔的磨损问题,分别借助有限元方法和EHD仿真方法研究了不同销座结构匹配多种销孔型线对接触应力的影响,及不同活塞销孔型线对润滑特征评价参数的影响。综合研究表明,活塞销孔型线与热变形匹配不合理所引起的润滑状态恶化是导致活塞销孔磨损的直接原因,因此通过合理调整销孔型线可使接触应力均匀,润滑状态良好,并有效降低活塞销座磨损风险。     

基于Pro/MECHANICA的内燃机活塞有限元分析

在Pro／MECHANICA环境下，应用有限元分析方法分别完成了内燃机活塞在热载荷和机械载荷作用下的温度场及应力场分析。并在此基础上对活塞进行热力和结构耦合分析以及运行疲劳寿命分析，确定了活塞失效的部位出现在活塞销座的上表面且靠近连杆小头的边缘部分，为活塞的改进设计提供了参考。     

CA488型发动机活塞温度场及热应力的有限元计算分析

根据ＣＡ４８８型发动机原设计后活塞的结构形状，建立了三种活塞计算模型，并采用有限元法计算分析了这三种活塞的温度场，热变形及热应力，在建立计算模型时由于考虑了防胀钢片的销孔偏心的影响，并采用了等参三维实体单元，从而避免了平面二维模型严重失真的问题。     

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。     

基于高温磨损试验的活塞环区温度限值研究

合理控制活塞环区温度可避免润滑油结焦引起的活塞环卡滞、扭断,防止因活塞环槽、活塞环过度磨损失去对高压燃气的密封而导致的窜气、烧机油甚至活塞报废故障。通过开展不同温度下的活塞环槽-活塞环材料级高温磨损试验,以CD 10W/40润滑油结焦、高镍奥氏体铸铁活塞环槽-球墨铸铁活塞环的过度磨损为评价依据,确定活塞环区的合理温度范围,为活塞结构、材料及加工工艺优化设计,冷却系统的有效布置,以及活塞和活塞环的热损伤抑制提供依据。