柴油机气缸盖和气缸体热—机耦合分析.pdf

太原理工大学硕士研究生学位论文柴油机气缸盖和气缸体热一机耦合分析摘要 m㈣舢m0㈣㈣㈣咖㈣ml Y239601 8 随着内燃机技术的不断进步,内燃机将向着高强度、高性能的方向发展,但其热负荷也会随之增加。内燃机的热负荷和机械负荷对发动机的可靠性和经济性等性能指标有着很大的影响。内燃机零件超过其所能承受的强度极限,就会产生裂纹、疲劳破坏等问题,从而使得发动机不能正常地工作,使用寿命也将大大缩短。故对发动机零件的热负荷和机械负荷进行分析是十分必要的。本课题对11lO型柴油机的气缸盖、气缸体和由气缸盖—气缸垫—气缸体组成的耦合系统进行热一机耦合分析,计算了气缸盖、气缸体和耦合系统的温度场和应力场,并对其结果进行分析。本文主要的研究工作如下: 1)利用UG软件建立柴油机气缸盖、气缸套和气缸体的三维实体模型, 考虑到各种因素对分析的影响,对模型进行了一定的简化。然后将建立好的实体模型导入ANSYS W0砌①ENCH软件对模型进行网格划分。 2)用AVL BOOST软件和经验公式计算热边界条件,并计算了气缸盖和气缸体上的机械载荷。 3)运用ANSYS W0砌∞ENCH对柴油机气缸盖和气缸体进行单件分析。将相关的边界条件施加在气缸盖和气缸体的有限元模型上,计算得到气缸盖和气缸体的温度场和应力场,并对其结果进行分析。分析了气缸盖和气缸体上的危险截面,并提出了一些改进措施。 4)把气缸盖、气缸垫和气缸体作为一个耦合系统,运用ANSYS 太原理工大学硕士研究生学位论文 WO砌①ENCH软件对其进行有限元分析,计算得到耦合系统的温度场,并用试验验证了温度场分布的正确性;然后再对耦合系统进行结构分析与耦合分析,得到耦合系统应力场的分布云图,并对相应的计算结果进行分析, 结果表明,耦合系统在工作时是安全的,但仍然存在着一些问题需要进一步分析。 5)对改进后的耦合系统进行有限元分析,计算得到了改进后耦合系统中的温度场和应力场,并将得到的结果与原耦合系统的结果相比,结果表明,改进后耦合系统中的温度、应力均有所改善。关键词:柴油机,有限元法,温度场,应力场,耦合分析太原理工大学硕士研究生学位论文 THERM0.Ⅳ匝CHANICAL COUPLING ANALYSIS 0N CYLINDER HEAD AND BLOCK 0FDIESEL ENGINE ABSTRACT With me contilluous deVelopment of buStion engme techIlology,intemal colllbustion engine willdevel叩towaurd也e direCtion of hi曲s仃engtll heatloadwillbealsoincreased. TheHIlal load andmech砌cal load ofⅡbustion engine埘ll haVe animpact on mereliabilit),and economy perfornlance parts auremore t11aIlmeirultimatestrengtll,it willbrillg some problems,such ascrack, fatigue failureand itmay make me engine can’tworknomaJly,and its1ifewillbealsogreatly itisVe巧necessa巧to analysethemal 10ad andmechanical 10adofme engine parts. Themo-mech赫cal coupling a11alyses ofcylinderhead,engine block and thecouplillgSystem ofcylinder head—cylillderheadgasket—en西ne block of111O dieselengille are carried on calculates thetemperamre fieldand stress fieldofcylinderhead,eng证e block and me coupling system,and the resuhs main contems oftllispaper are asfollows: 1)The three—dimensional enti够model ofcylinder head and me block of dieselengine are