内燃机活塞的热分析论文资料.doc

目录 摘 要 1 Abstract 2 1 绪 论 3 1.1 研究来源与意义 3 1.2 研究的国内外状况 4 1.3 研究方法 4 1.4 本文的主要研究内容 5 2 温度场的有限元分析 6 2.1 热分析理论基础 6 2.2 有限元方法理论 8 2.3 活塞有限元模型的建立 11 2.4 活塞有限元分析的内容 14 3 活塞温度场分析 15 3.1 活塞热对流边界条件的计算 15 3.2 活塞温度场的分析 24 3.3 活塞强度分析 27 3.4 型不同火力岸高度活塞的热应力对比分析 36 3.5 O型与平顶型活塞的温度场分析 40 4 结论与展望 43 4.1 结论 43 4.2 展望 43 致谢 44 参考文献 45 内燃机活塞的热-结构耦合仿真 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 指导单位： 摘 要：活塞作为内燃机的关键零部件之一，它设计质量的好坏直接关系到内燃机的工作可靠性和使用耐久性，同时直接影响到内燃机的排放性能。活塞的工作环境极为恶劣:混合气燃烧产生的高温高压燃气使活塞顶部乃至整个活塞温度很高，且温度分布很不均匀，导致活塞产生热应力和热变形；同时活塞还受到燃气压力、高速往复运动产生的惯性力、侧向推力和摩擦力等周期性载荷作用，产生机械应力和机械变形[1]。热负荷和机械负荷将导致活塞产生裂纹、活塞环胶结以及拉缸等。因此，在新产品的开发过程中，很有必要对活塞进行温度场和强度分析，了解活塞的温度分布和应力分布情况，进而改进活塞。本文利用活塞二分之一模型，使用ANSYS软件计算了活塞在最大爆发压力工况点的温度分布情况；温度、机械载荷单独作用时的应力和变形情况；温度、机械载荷共同作用时活塞的应力和变形情况，为优化活塞设计提供了较符合实际工作状况的基础温度与应力数据及改进方向[2]。 参数化设计思想与有限元分析方法相结合，实现了活塞的自动化设计，优化了产品的开发过程，实现了产品设计中的信息共享和并行，可显著缩短产品设计周期提高设计效率，有较大的应用价值。 关键词: 活塞，参数化，有限元，仿真 Abstract：Piston is one of the key components of engine, it’s design quality concerns working reliability and durability of engine directly and affects the emission performance of engine directly at the same time. The working condition of piston are extremely bad because mixture air burning produces the high-temperature and high-pressure fuel gas causes the piston top and even whole temperature of piston very high，moreover，the temperature distribution is very non-uniform which causing the piston to produce heat stress and heat distortion. Simultaneously，the piston stands periodic loads，such as high gas-pressure，inertia-pressure side direction pressure and frictional force which produced by combustion gas pressure and high speed，the loads make piston produces mechanical stress and distortion. The heat load and the machinery load will cause the piston to produce crackle，piston-ring gluing and scuffing of cylinder bore and so on. Therefore，in the period of development of new products，it is necessity to calculate and analyze the piston temperature field and intensity situation，find out th