基于热-机耦合的柴油机气缸套强度研究

为使气缸套的结构设计、制造、强度校核及疲劳寿命分析更加精确化,利用有限元仿真软件,对某型柴油机气缸套在热负荷、机械应力作用下的应力及变形情况分别进行单边界条件计算和热-机顺序耦合计算,并做疲劳分析。结果表明,热-机械顺序耦合下气缸套的最大应力分布于气缸套内表面与上表面交界处,最大值不超过材料的极限应力;气缸套的最小疲劳安全系数满足设计要求,最有可能发生疲劳破坏的部位位于气缸套上部螺栓孔根部所处的高度平面、水套最底面所处平面及气缸套上表面外沿处。     

某高功率密度柴油机气缸套热-结构耦合分析

采用有限元分析软件ANSYS对某高功率密度柴油机气缸套进行稳态温度场计算,并将计算结果作为边界条件,施加在缸套结构有限元模型上,同时在其上施加柴油机工作时的最大爆发压力和预紧力,进行热-结构耦合应力场分析,得到在耦合场下缸套的最大应力和应变。     

某型柴油机活塞三维有限元耦合分析

论文采用有限元软件ANSYS,分析了某型柴油机活塞的温度场和活塞热应力,并通过热-机械顺序耦合的方法,分析其综合应力场。研究结果表明:活塞温度最高点位于燃烧室中心,最高温度低于材料的危险温度;活塞在热应力作用下的最大变形量未超过活塞与缸套的最大配合间隙,但第三道环槽的不圆度达到0.08mm,对活塞的润滑和密封有一定影响;热-机械耦合作用下,活塞应力最大值位于销座与销孔接触面上以及销孔上方销座内侧,可考虑在活塞颈部与活塞销座之间设置加强肋以提高销座的实际承载能力。     

救生艇用柴油机气缸套温度场的计算与分析

针对柴油机气缸套的热负荷问题,以救生艇用2105柴油机的气缸套为研究对象,建立了气缸套温度场的计算模型,讨论了边界条件,在Fluent软件平台上开展了标准工况下2105柴油机气缸套三维温度场的计算.计算结果表明,等温线的分布是轴对称的,整个温度场分布是由上至下逐渐变低,其中顶面最高,中间冷却水处最低,上部温差沿轴向方向较大,下部温度分布比较均匀;整个缸套温度最高点位于缸套顶部内侧.从计算结果看,该气缸套温度分布合理,最高温度为511 K,热负荷不大.     

船用低速机排气阀疲劳寿命分析

针对某款低速二冲程船用发动机排气阀,通过建立热流固耦合计算模型获取气阀的温度场,并根据热负荷、燃气作用力和落座碰撞力等热机械载荷,对气门落座过程和气阀关闭期间的热机耦合应力应变进行分析,探究不同载荷对气门应力分布的影响。研究发现,气门最大应力会出现在排气口正对方向的气门-阀座接触面上,且对于气门落座过程,接触力会经历急剧上升后振荡衰减的变化。基于所得应力场对气门落座过程和气阀关闭过程进行疲劳分析,结果表明,落座过程中碰撞造成的疲劳损伤大于气阀关闭期间气体爆压造成的接触损伤。     

380柴油机气缸套温度场的计算与分析

针对柴油机气缸套的热负荷问题,以救牛艇用380卣喷式柴油机为研究对象,建立气缸套温度场的数学模型和边界条件,使用FLUENT软件进行温度场的计算,获得标准工况下380柴油机气缸套的温度场分布.计算结果表明,等温线的分布是轴对称的,整个温度场分布是由上至下逐渐变低,其中顶面最高,中间冷却水处最低,上部温差沿轴向方向较大,下部温度分布比较均匀,缸套温度最高温度为513 K,位于缸套顶部内侧,热负荷不大.     

考虑焊接残余应力的船体板结构屈曲强度

传统的船体板结构屈曲计算模型一般为完整板格模型,但在实际中焊接残余应力的影响是不可避免的。针对这一问题,基于有限元热-力顺序耦合方法,计算加筋板在单轴压缩载荷下的屈曲特征值,结果表明纵筋间距越大,焊接残余应力对加筋板稳定性的影响越大;纵筋长细比越大,焊接残余应力对加筋板稳定性的影响越小。与Recking No.23模型试验对比,验证了热-力顺序耦合方法的有效性和应用价值。     

基于ANSYS的船闸混凝土非线性仿真分析

以长洲水利枢纽1#船闸上闸首为例,采用有限元软件,对施工期闸首混凝土浇筑模拟计算,考虑水化热、外界气温、浇筑层厚度之间的相互影响,对闸首混凝土温度变化进行分析。并以温度场的计算成果为前提,采用顺序耦合法对闸首结构混凝土的浇筑进行热-结构耦合计算,分析施工期混凝土结构的应力变化情况。通过对计算成果合理性的验证表明,利用有限元法可较好地对船闸结构进行整体稳定、应力、应变等全方位计算,且具有精度高、形象直观等特点,更好的模拟施工条件对船闸裂缝的影响。     

制造柴油机耐磨气缸套的新方法

为克服柴油机气缸套工作表面非均匀磨损,本文提出了制造耐磨气缸套的新方法。在缸套浇铸过程中,对其内表面沿轴线实施按预定规律变化的强制冷却,使缸套内表面的金相及强度各处都不相同,缸套上部硬度高,耐磨性强。试验表明用新方法浇铸的缸套耐磨能力大大提高,并能保持其正常的宏观几何形状,可使发动机工作寿命提高1.5～2.0倍,也使发动机其它性能参数得到改善。该方法简单易行,适于批量生产.     

柴油机气缸套的穴蚀及预防措施

柴油机气缸套直接影响柴油机的正常运行以及可靠性和寿命，其最常见的故障是穴蚀，通过对缸套穴蚀产生的机理进行分析，进而提出防止缸套穴蚀的若干措施及抑制缸套穴蚀的方法。     

不同设计变量情况下圆柱筒结构疲劳断裂寿命的灵敏性分析

首先提出了疲劳寿命的各因素灵敏梯度和灵敏度因子计算新方法,接着对确定性设计变量情况下的圆柱筒结构和含不确定性随机变量情况下的圆柱筒结构的疲劳寿命进行了灵敏性分析,得到了在影响耐压厚壁筒概率疲劳断裂寿命的诸多因素中,材料特性常数c,n的总影响比其它因素的影响大得多,c,n的精确性是计算或评估厚壁筒结构疲劳寿命的关键因素,所得结果对圆柱筒结构的设计、制造与使用提供理论依据.     

南海自由站立式立管设计与分析

自由站立式立管可作为南海油气开发的立管形式。根据设计参数建立自由站立式立管系统模型,根据南海某油田环境参数校核立管各工况下的强度结果并进行疲劳分析,探讨自由站立式立管动态强度与疲劳特性并验证是否满足规范要求。分析结果表明：该立管设计满足规范中的强度与疲劳要求,且疲劳性能较好;立管等效应力最大处为立管主体顶部应力节下端;最危险浪流方向为沿立管向平台方向;立管主体应力水平受平台运动影响较小,受顶部张紧力以及海流大小影响较大;疲劳损伤最大处位于立管主体顶部,且涡激疲劳损伤大于浪致疲劳损伤。     

基于等效设计波的船体结构疲劳强度许用应力法

文章总结了中国船级社疲劳强度评估方法中的许用应力范围方法.该方法用10种主要载荷控制参数下的等效设计波作为基本的计算载荷工况,通过基本计算载荷工况进行组合后求解疲劳应力范围.推导了疲劳许用应力范围计算公式和不同概率水平下疲劳应力的转换关系.对不同S-N曲线形式的许用应力范围进行了讨论,给出了中国船级社疲劳强度许用应力范围表格.用实例进行了验证.     

二冲程船用低速机热流固耦合分析

本文以低速二冲程船用发动机为研究对象,通过建立发动机整机热流固耦合模型,结合燃烧侧和冷却侧边界条件,采用流体与有限元相结合的方法得出耦合场的温度分布,并考虑该工况下的螺栓预紧力和缸内爆压等机械载荷,进行热机耦合应力分析,讨论热负荷和机械载荷对整机应力分布的影响,并在所得应力场的基础上,对核心受热零部件缸盖进行了高低周疲劳分析。     

Study on shell–solid coupling FE analysis for fatigue assessment of ship structure

A simple, robust and high-precision method for shell–solid coupling has been demonstrated. The coupling is achieved by a fictitious shell plane perpendicular to the original shell plane. The guidelines for this coupling technique for ship structural analysis are established by examining the local stress of the stool-like welded joint models. The surface stresses in the vicinity of the weld of a small corner joint model and a large ship structure model calculated by the proposed technique are in good agreement with those obtained from the multipoint constraint-based coupling models and the strain measurements. This demonstrates the effectiveness of the proposed technique in the local approach fatigue assessment of actual ship structures.     

船舶舱口角隅疲劳强度及热点应力研究

舱口角隅部分的疲劳问题是疲劳分析的重要内容.本文建立了某船的全船有限元模型并分别采用嵌入式模型和外部模型对舱口角隅进行细化.比较不同的单元类型、热点应力选取方式对疲劳损伤的影响.同时采用直接计算的谱分析方法计算了舱口角隅的疲劳损伤.发现当选用最大主应力作为热点应力时实体单元计算结果较壳单元偏小.同一类型单元节点数目的不同对损伤结果影响不大.热点应力选取方式对疲劳损伤的计算影响较大,在对舱口角隅疲劳强度进行分析时建议选用最大主应力插值的方式计算热点应力.     

碎石桩施工平台升降液压缸静强度及疲劳寿命的仿真分析

根据碎石桩施工平台各运行工况及载荷谱,用ANSYS Workbench15.0软件获得升降液压缸所受应力、变形、疲劳寿命及安全系数的仿真数据。结果表明,升降液压缸在20年设计寿命内具有足够的静强度,且在12年共经历1 200个周期循环载荷的作用下,该升降液压缸具有足够的疲劳强度,而在随后8年(累积2000个周期循环载荷)的运行过程中,升降液压缸极有可能发生疲劳破坏。上述分析方法与结果可为升降液压缸的结构改进、预期维修以及其他液压缸的性能分析提供参考依据。     

小型船舶柴油机缸套表面环形槽结构的摩擦磨损性能试验

利用同种表面纹理缸套(环形槽结构)在不同工况下进行试验来获取摩擦特性数据,通过对各工况下缸套摩擦特性进行分析,得出表面环形槽结构在一定工况条件下能够对摩擦副的摩擦性能有一定改善。该研究可为船舶柴油机缸套表面减磨以及运行工况优化等提供试验基础。