重型柴油机四气门气缸盖的设计

在经验设计的基础上,采用冷却系统CFD与有限元分析相结合的方法,利用CFD定量分析确定了气缸盖的冷却水量和冷却水分布,利用有限元分析了气缸盖的温度场和疲劳安全系数,优化设计了一重型柴油机的四气门气缸盖,并进行了气缸盖测温和发动机可靠性试验。试验证明,该气缸盖工作可靠,测量的温度与计算的温度基本吻合,证明了气缸盖设计方法的有效性。     

发动机气缸盖气缸体一体化三维模拟研究

应用三维有限元方法,在发动机开发的布置设计阶段,建立发动机气缸盖气缸体的一体化模型,并进行详细的温度场分布和结构耐久性计算。在温度场分析中,引入水套CFD计算结果作为输入条件,并考虑材料的非线性温度效应,计算符合实际工况的温度分布。利用温度场的计算结果,进而进行结构分析,在考虑气缸垫材料非线性行为和各部件接触非线性的基础上,进行多个工况模拟,考察气缸盖气缸体的应力情况和疲劳安全系数,同时对气缸垫压力分布和缸套变形进行分析。     

基于试验载荷谱的气缸盖失效机理仿真分析

针对某型高强化柴油机铸铝气缸盖在台架试验中多次发生水腔与气道壁之间贯穿性断裂的问题,采用Abaqus有限元软件分析了气缸盖失效部位的温度场和热机耦合应力场及其基于试验载荷谱的时变规律,采用疲劳寿命预估理论对影响该型气缸盖疲劳寿命的主要因素进行了对比分析。结果表明,喷油器压紧力矩过大和铸造残余应力分散性大是造成该型气缸盖在水腔与气道壁之间断裂的根本原因,适当减小喷油器压紧力矩和控制气缸盖失效部位的铸造残余应力将大幅提高该型气缸盖的耐久性。     

基于ABAQUS汽车发动机缸体缸盖温度场分析

为了在发动机开发初期了解发动机各结构的温度分布情况,文章采用有限元的方法对某发动机进行温度场分析。先运用Fire软件计算近壁面的温度场及流场,然后将温度以及换热系数映射到结构网格的单元上,再利用ABAQUS进行结构的温度场分析。通过对结果的分析发现,气缸盖的鼻梁区部分温度较高,但所有部件的温度均未超过材料的极限值,整个发动机的温度场分布较合理。     

多缸柴油机气缸盖温度场试验研究

研究了改进型气缸盖温度场的分布情况及变化规律,并与产品气缸盖关键部位的温度分布进行了比较,结果表明,改进后的设计基本达到预期目标。为获得更好的效果,又对备选方案进行了试验比较。试验结果表明,合理的气缸盖整体缩孔方案虽然使水流分布更加合理,但因内部流动阻力增大导致气缸盖底面温度普遍增高4~10℃,可通过更换水泵使其温度降低至与改进型气缸盖相近水平。     

风冷柴油机气缸盖热负荷及换热边界条件的研究

本文提出一种计算小型高速风冷柴油机气缸盖换热边界条件的新方法，在设计阶段就能对气缸盖温度分布和热流状况进行预算。     

柴油机气缸盖的耦合场分析及应用

应用现代设计方法实现了柴油机气缸盖流场、温度场、应力场的耦合分析,探索了柴油机热、流、固耦合计算的一般方法和具体实施技术。考察了关键结构对气缸盖温度及应力大小和分布的影响程度,并且就缸盖入口流量对缸盖冷却的影响进行了分析。     

基于CAE技术的气缸盖流固耦合温度场预测研究

采用合理有效的CAE技术实现了气缸盖温度场的准确预测,采用多软件、多场耦合技术,并结合多次迭代分析方法确保温度场预测准确可靠.研究结果表明,基于性能仿真计算(AVL-Boost软件)与水循环试验分析可获得气缸盖流场仿真边界条件,基于流场仿真分析(AVL-Fire软件)可获得气缸盖温度场仿真边界条件,基于流固耦合分析(Abaqus软件)可获得气缸盖温度场,多次迭代计算获得的温度场经试验分析验证了预测流程的合理性,为物理样机温度场的影响因素与改善措施分析奠定了基础.     

风冷内燃机缸盖火力面过渡工况下热负荷试验研究

在过渡工况下,发动机受热零件的温度梯度很大,低周热疲劳严重。本文通过对一台小型风冷内燃机气缸盖火力面的温度测量,试验分析了过渡工况下缸盖火力面的温度变化规律,研究了其热负荷状况,并为进一步进行非稳态温度场有限元计算提供真实的边界条件。     

气缸盖温度场三维计算模型的研究

由于气缸盖的结构极为复杂,在进行三维有限元计算时,不但网格划分和数据准备的工作量十分繁重,而且要求计算机有较大的容量。若对网格划分和数据准备作过大的简化,则势必会降低计算的准确性。 本文提出一种柴油机气缸盖温度场三维有限元计算模型——取气缸盖火焰面底板为计算对象,对其实际结构基本不作简化。不仅计算精度高,而且网格划分和数据准备容易。文中较详细地提供了火焰面及其全部边界条件,并对12V150柴油机缸盖进行了实机计算研究,与已有数据对比,其结果令人满意。     

考虑机械约束的气缸盖低周疲劳试验与寿命预测

以某柴油机气缸盖为研究对象，开展了气缸盖低周疲劳试验方法研究和仿真分析评估工作，用以评价气缸盖的低周疲劳寿命。在试验研究中，考虑螺栓预紧载荷，结合刚度匹配计算，使气缸盖在试验状态下的预紧状况与整机接近，在燃气热负荷试验台上对气缸盖开展了2 000次低周疲劳考核，经探伤未发现热裂纹。基于子模型分析技术，运用塑性应变能理论，计算了气缸盖火力面考察点的低周疲劳寿命，分析表明，寿命最低的考察点位于排气鼻梁区，其寿命为2 863次。试验和仿真结果均表明，该气缸盖满足低周疲劳寿命大于等于2 000次的设计要求，验证了气缸盖低周疲劳试验方法的合理性和有限元分析的准确性。     

车用发动机气缸盖的三维有限元结构分析

随着发动机强化程度的不断提高，其零部件承受的机械负荷及热负荷也不断增加。气缸盖是发动机最复杂的零件之一，承受较大的机械负荷及热负荷，是发动机设计的难点。在车用发动机低散热气缸盖的研究工作中，对气缸盖进行了三维有限元分析，计算了气缸盖的温度场、综合应力场及散热量，为今后气缸盖的设计提供参考。     

高强化蠕铁气缸盖热强度的分析与评价EI北大核心CSCD

采用经单缸机温度和应力测试验证过的流-固热耦合有限元模型,对某型高强化柴油机蠕墨铸铁气缸盖的冷却传热和热机耦合应力进行了计算分析。在此基础上研究了气缸盖火力面热流量、冷却液进口温度和流量等参数对气缸盖温度与热应力的影响,并引入机件热强度系数(C2因子)对气缸盖火力面鼻梁区抵抗热疲劳能力进行了评价。结果表明:C2因子能在一定程度上定量表征气缸盖的热强度,因而可对不同的结构设计方案进行快速定量对比;在高强化蠕墨铸铁气缸盖设计中采用高温冷却的思路,可提高气缸盖鼻梁区的抗热疲劳能力;增加冷却液进口流量能降低气缸盖鼻梁区的温度,但并不利于提高气缸盖鼻梁区的抗热疲劳能力。     

2135G柴油机活塞温度场的试验研究

对2135G柴油机活塞的温度用硬度塞法进行了测量，并用有限元法计算出了活塞的温度场。试验证明，用硬度塞法对工作在高温高压下的发动机活塞温度进行实测是一种行之有效的方法。     

基于概率有限元的气缸盖疲劳可靠性分析

提出了一种基于均匀试验设计和BP神经网络模型构建随机参数与结构响应之间的近似非线性关系的概率有限元方法,该方法较直接Monte-Carlo法需要的样本数据大幅减少,更适合大规模计算的结构概率有限元分析。采用该方法以某型柴油机气缸盖结构疲劳失效分析为算例,进行了可靠度期望寿命计算,并通过对影响气缸盖应力的燃烧压力、各螺栓预紧力和喷油器压紧力等22个载荷参数的均值和标准差的敏感性分析,初步确定了造成气缸盖本体结构疲劳开裂的主要影响因素。     

某先进高速柴油机气缸盖结构评估

以某引进的高速柴油机气缸盖为研究对象,采用有限元方法对气缸盖的温度场、热机耦合作用下的疲劳强度和密封性进行了数值仿真和分析,探讨其设计理念及进一步提升性能的可行性,为国产化改进和设计提供了理论依据。结果表明,该柴油机强化程度达26 MPa·m/s,但气缸盖仍保持足够的强度、较低的温度和良好的密封,最大工作应力195 MPa,最高温度355℃,疲劳安全系数为1.7,在进一步提升柴油机性能时,该气缸盖的刚强度仍有足够的裕度。     

气缸盖疲劳开裂载荷机理分析与研究

以某柴油机气缸盖为研究对象,针对其在试验过程中出现的开裂问题,利用仿真分析手段,从冷却流场、温度场、应力、变形、疲劳安全系数等多个维度对气缸盖的受力状态进行评估,以探寻导致该气缸盖失效的载荷作用机理和疲劳开裂机制.研究结果表明,仿真评估模型中疲劳安全系数最低的区域与实际使用过程中的开裂位置一致,该区域在温度载荷和气体力载荷构成的疲劳循环载荷作用下发生开裂.     

桥面铺装非线性瞬态温度场分析

桥面温度场属于非线性瞬态温度场,其微分方程难于求得解析解。该文通过对进入桥面的对流换热、太阳辐射及辐射换热等方面进行全面分析,采用有限元按平面问题进行了瞬态温度场的计算,并与实测结果比较,结果表明,在正确掌握边界条件、桥面材料特性参数及本地区气候条件的情况下,能够可靠地计算出不同位置、不同时间桥面结构的温度分布,并进行温度应力的计算。     

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。     

基于非稳态温度场解析解的沥青混凝土路面温度分布研究

研究以实测气象资料来预估沥青混凝土路面结构层内温度场的分布状况为目的.通过分析太阳辐射、大气温度两种主要影响参数,运用传热学理论建立沥青混凝土路面二维非稳态温度场解析方程.并在云南大理地区埋设温度传感器进行实时数据采集,对计算模型和实测数据相关关系进行了对比分析.最终在云南省不同温度分区基础上,计算得到不同路表温度的结构内部温度分布曲线.研究结果表明:建立的以太阳辐射和大气温度日变化规律为基础的温度场解析方程模型计算结果与实测结果相比,误差最大3℃左右;温度分布曲线反映出在不同路表温度时,结构内部一定深度内温度分布的规律性和温度梯度的改变趋势,能有效地帮助材料设计,计算结果证明了该模型的合理性和有效性.