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《基于ANSYS的活塞溫度場分析.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第43卷第1期2014年2月小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車SMALLINTERNALCOMBUS7nONENGINEANDMOTORCYCLEV01．43No．1Feb．2014·設(shè)計(jì)·計(jì)算·基于ANSYS的活塞溫度場分析+胡振1·2喬信起1王渠東2·3葉兵2’3(1一上海交通大學(xué)動力機(jī)械及工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室上海2002402一上海交通大學(xué)輕合金精密成型國家工程研究中心3一上海交通大學(xué)復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)摘要：發(fā)動機(jī)的活塞長期工作在高溫、高壓及高負(fù)荷的環(huán)境下，容易形成熱疲勞。通過分析活塞的溫度場可以對其進(jìn)行有目的的設(shè)計(jì)，減小熱負(fù)荷。通過利用uG
2、對活塞進(jìn)行實(shí)體建模，并結(jié)合ANSYS對其進(jìn)行了合理的有限元分析，計(jì)算出活塞在冷啟動工況時(shí)的三維溫度場分布，為研究活塞設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。關(guān)鍵詞：冷啟動活塞ANSYs溫度場中圖分類號：TK402文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671一0630(2014)01—0025—04AnalysisofPistonTemperatureFieldB嬲edonANSYSHuZhenl”。Qi∞Xinqil。WangQudon92?。YeBin92'31一CombustionaIldEnvimnmentalTechnolog)rResearchcenter，S
3、hanghaiJiaoTonguniVersity(shanghai，200240，China)2一NationalEnginee而ngResearchCenterofLjghtAUoyNetFoming，ShanghaiJiaoTongUniversity3一StateKeyLaboratoryofMetalMatrixComposites，ShanghaiJiaoTongUniVersityAbstract：Theen舀nepistonworksinhightemperatureandh遠(yuǎn)hpressureandhighloadenV
4、ironmentforalongtime，andit臺e鷦ytofo珊themalf“igue．InordertoovercometllenegatiVeefkctscausedbyenVimnment，thispaperusesUGfors01idmodelingondieselenginepiston，andadoptsANSYStoestablishareasonablefi—niteelementmodel．Throught}lefiniteelementanalysissoftwareANSYS，thetempemturefie
5、lddistdbutionofpistononcoldstartconditioniscalculated，whichprovidesabasisfbrthestudyofoptimizingthedesignofpis—tOn．Keyworlls：ColdstaJt，Piston，ANSYS，T色mperaturefield引言活塞組是內(nèi)燃機(jī)中工作條件較嚴(yán)酷的零部件之一?；钊M的熱負(fù)荷往往制約了發(fā)動機(jī)的強(qiáng)化潛力。活塞工作時(shí)，頂面承受瞬變高溫燃?xì)?最高溫度可達(dá)2000—2500℃)的作用，使活塞頂溫度很高。而且其溫度分布很不均勻，各部位的
6、溫度梯度大，所產(chǎn)生的熱應(yīng)力容易使活塞頂表面開裂。解決活塞熱負(fù)荷問題最直觀而有效的處理方法是求取活塞的溫度場，從而全面分析活塞的溫度全貌，進(jìn)而指明熱負(fù)荷改善的途徑，為活塞的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本文應(yīng)用有限元分析軟件ANsYs對某車用發(fā)動機(jī)活塞進(jìn)行模擬計(jì)算，得出活塞在不同初始溫度下啟動時(shí)的溫度分布，為解決+基金項(xiàng)目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)重點(diǎn)項(xiàng)目(2009從033501)。作者簡介：胡振(1990一)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檐囉冒l(fā)動機(jī)活塞研究。小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車第43卷溫度過高造成活塞熱負(fù)荷過大的問題提供幫助。1活塞的
7、三維參數(shù)化建模隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元、差分等數(shù)值模擬計(jì)算方法已日臻成熟，對于活塞的傳熱數(shù)學(xué)模型也已開展了大量而有益的研究工作。自20世紀(jì)70年代開始，我國就將有限元技術(shù)應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。T．Morel¨1首次用網(wǎng)格法模擬了活塞的三維穩(wěn)態(tài)溫度場。方華口1將活塞銷模擬成活塞的一部分，活塞銷與活塞之間作為接觸問題考慮，引人間隙元模擬實(shí)際工作狀態(tài)，模型分1331個(gè)節(jié)點(diǎn)，748個(gè)8節(jié)點(diǎn)六面體單元，72個(gè)間隙元。利用該模型計(jì)算出活塞與銷座間接觸區(qū)域的大小和接觸面上的壓力分布。馮立巖"1研究8E160柴油機(jī)活塞采用的是正置燃燒室，幾何模型嚴(yán)
8、格對稱，所以采用l／4模型，分為14941個(gè)節(jié)點(diǎn)，32593個(gè)四面體單元。在有限元方法發(fā)展的早期，研究人員將活塞的模型進(jìn)行大量簡化的處理，只取1／4或1／2活塞建立模型，大大減少了工作量，例如
