机车柴油机组合活塞的换热边界条件及热负荷

讨论了高强化机车柴油机钢顶铝裙组合活塞不同部位如活塞顶燃气侧换热边界条件、活塞侧面与冷却水、组合活塞接触部位、活塞内冷油腔、活塞裙内腔与油雾等热边界条件的确定，并以16V280ZJB型机车柴油机组合活塞为例，借助于通用的三维有限元分析软件MARC计算出16V280ZJB柴油机组合活塞的温度场，计算结果与实测结果相吻合，为进一步进行组合活塞的结构改进与优化设计提供了有效的依据。     

柴油机活塞热机耦合三维有限元分析

利用有限元分析软件MSC,MARC，对某柴油机钢顶铝裙组合式活塞进行三维非线性有限元分析，在考虑各组件接触关系的基础上，计算了活塞在螺钉的预紧力、热载荷、爆发压力多场耦合作用下的应力场和位移场分布情况，为改进设计提供参考，计算结果表明，活塞顶部第一道环槽温度在安全范围内，由于刚度不对称，顶部变形为椭圆形.     

柴油机钛合金活塞裙部失效分析研究

针对某适度隔热柴油机在标定工况下,TC4钛合金活塞裙部两侧发生磨损失效的问题,采用金相组织分析、电镜扫描等方法对活塞裙部磨损区域进行微观分析,再结合有限元分析软件ABAQUS对活塞裙部进行变形量的宏观分析,共同探究柴油机活塞裙部的磨损失效机理. 分析结果表明,活塞裙部变形量最大区域与磨损区域相吻合,失效的主要原因是活塞裙部刚度不足,在高温高压作用下产生变形与缸套发生黏着磨损. 通过改进活塞主要结构参数,使得裙部变形小于二次修正值,从而避免活塞裙部四点磨损失效问题.      

活塞裙部摩擦润滑及二阶运动的数值分析研究

提出了活塞裙部摩擦润滑的数学模型,该模型考虑了裙部表面粗糙度、裙部线型对活塞润滑和摩擦的影响,所编制计算程序用于计算整个活塞横向运动轨迹,并揭示出活塞在正常工作情况下其裙部油膜力和摩擦力与曲柄转角的函数关系,给出了有关基本公式和初步结果．     

活塞稳态温度与柴油机运行工况的关系研究

利用存储式活塞稳态温度测试系统,基于负荷特性曲线,对连续工况下活塞稳态温度进行测量.综合分析测试数据,分别对9个和25个工况点活塞温度用二次多项式进行拟合,计算了中间工况下活塞温度.结果表明:活塞温度分别随转速与扭矩的增加而呈现明显增加趋势;二次多项式拟合方法能有效获得中间工况活塞温度,满足大多数工况下的工程计算精度要求,可用于预测未知工况下的活塞稳态温度.利用该方法可有效获得部分负荷工况下活塞的稳态温度,也可为缸内三维燃烧和排放的活塞侧边界条件的获取提供支持.     

活塞裙部摩擦润滑及二阶运动的数值分析研究

提出了活塞裙部摩擦润滑的数学模型,该模型考虑了裙部表面粗糙度、裙部线型对活塞润滑和摩擦的影响,所编制计算程序用于计算整个活塞横向运动轨迹,并揭示出活塞在正常工作情况下其裙部油膜力和摩擦力与曲柄转角的函数关系,给出了有关基本公式和初步结果。     

大功率机车柴油机组合活塞裙部型面试验研究

通过对某大功率机车柴油机活塞裙部喷涂复合材料层后在标定工况下装机进行磨合实验 .磨合后的活塞裙部型面采用了精密的三坐标仪来测量 ,得到了实测的活塞裙部型面离散点的三维坐标值 ,最后根据实测结果进行活塞裙部型面基线的拟合 .研究结果表明用该实验方法来确定活塞裙部型面是成功和有效的     

活塞发动机止动轮毂传动系统动态特性分析

为揭示活塞发动机止动轮毂传动系统振动机理，在分析发动机止动轮毂系统工作原理的基础上，分别采用能量法与Adams多体动力学软件，建立了止动轮毂传动系统动力学模型，提出了止动轮毂三爪曲面接触系统动力学建模与分析方法。通过对比分析两种模型在额定工况下轴向力响应结果，相互验证了动力学仿真模型的正确性。为减轻止动轮毂系统振动冲击，研究了不同扭矩和轴向预紧力工况对止动轮毂系统轴向冲击力与位移的影响规律。结果表明：不同工况参数下的系统动态响应特性差异明显；随着扭矩由350 N·m增大到500 N·m，系统轴向冲击力增大，轴向位移增大近一倍；随着轴向预紧力由6 000 N逐步增大到8 000 N，系统轴向冲击力峰值逐渐增大，稳定后均值变化较小，轴向位移则随之减小。在额定扭矩工况下，取适当小的轴向预紧力，有利于减小止动轮毂系统所受的轴向冲击力，改善系统振动冲击。     

试验与仿真相结合的发动机活塞热负荷分析

借助硬度塞温度测试、数值分析手段,结合对改进前活塞的温度场和热应力的计算,对发动机改进后活塞的热负荷状况进行评估.通过计算活塞传热边界条件,利用有限元分析软件,对活塞进行温度场计算,然后利用试验实测数据对其进行标定,在计算误差小于5%的情况下,得到改进前与改进后活塞在A工况和B工况下的温度场分布,最后进行了对应工况的热应力计算.结果表明在相同工况下发动机改进后活塞最高温度均比改进前活塞低,最大热应力比改进前活塞小.在改进前活塞满足热负荷要求的前提下,改进后活塞满足热负荷要求.     

运转工况下风电塔抗震分析

为了研究运转工况下风电塔的地震响应及倒塔模式,使用风电塔设计软件FAST建立风电塔模型,比较停机和运转不同工况下的结构响应,并在运转工况下通过改变地震动输入方向研究不同风震组合角对结构响应的影响,得到最不利工况;使用ABAQUS建立风电塔的精细化有限元模型,将FAST计算的塔顶风荷载导入ABAQUS开展分析计算.将基于叶素理论计算的塔顶荷载与FAST计算结果进行对比,并进一步将弹性阶段ABAQUS与FAST模拟的塔顶位移进行对比,校验分析方法的合理性.利用ABAQUS模型将地震动调幅,开展倒塔模拟.研究结果表明运转工况下最不利风震组合角是90°,强震下塑性铰在塔身下部出现并向中上部发展,最终该风电塔在中上部发生破坏.     

基于ANSYS发动机活塞有限元的分析与优化

对活塞在机械负荷作用下的应力和变形进行了研究。首先,利用三维制图软件UG建立了内燃机活塞的几何模型,在三维有限元分析软件中转换有限元模型。然后探讨了活塞机械载荷的确定方法。完成了活塞在机械载荷作用下的应力与变形分析,并考虑了活塞裙部侧推力的影响。结果表明：活塞的应力主要受机械载荷的影响,同时活塞变形呈轴对称分布,变形后裙部外形轮廓形状发生较大变化。因此,本文的研究结果将为活塞改进设计提供参考。     

压燃式自由活塞直线发电机工作过程数值仿真

为研究压燃式自由活塞直线发电机的动力学特性,对其启动和稳态工作过程进行了数值仿真计算,并对自由活塞直线发电机的负荷特性和频率特性进行了分析.结果表明,与曲柄连杆式发动机相比,自由活塞发动机在其上止点附近有非常大的加速度,使得在上止点附近压缩行程较慢和膨胀行程较快.随着系统输出功率的提高,自由活塞发动机的缸内峰值压力、压缩比及指示效率不断下降;而直线电机载荷系数、峰值电磁力及循环加入能量不断增加.随着系统的运转频率不断提高,直线电机的载荷系数不断降低,最大峰值电磁力将在中间某一工作频率取得;而活塞平均速度、自由活塞发动机的指示效率和系统输出功率不断增加.     

振荡冷却活塞温度场及热机耦合分析

为分析内冷油腔对活塞的降温效果,对振荡冷却活塞在热负荷、机械负荷及热机耦合作用下的温度场及应力应变分布规律进行研究。采用VOF（volume of fluid）多相流模型、动网格技术等对活塞内冷油腔内机油的振荡传热过程进行Fluent数值模拟,得到内冷油腔各壁面换热系数;将结果映射到活塞固体表面,对活塞分别加载热负荷、机械负荷以及热机耦合作用,对比分析活塞在内冷油腔冷却前后的温度场变化,得到其热应力、机械应力以及耦合应力的变化规律。结果表明,采用内冷油腔进行冷却后,活塞各区域温度均有不同程度下降,其中活塞最高温度下降7.5%;活塞受热机耦合作用下的最大应力小于两者单独作用的结果之和;进行油腔振荡冷却后,活塞的热应力和耦合应力也有不同程度降低。所得到的活塞在内冷油腔冷却前后的应力分布规律,可为活塞内冷油腔的优化设计提供理论参考。     

基于能量法的GFRP管与混凝土板组合梁轴向力计算

GFRP管与混凝土组合梁能够共同工作是通过剪力连接件来实现,而工程中应用的连接件一般为柔性件.连接件在传递GFRP管与混凝土界面上的水平剪力时,会产生变形,从而在GFRP管与混凝土板的界面上引起滑移,这种滑移会导致GFRP管、混凝土翼缘板、连接件的受力性能发生变化.针对这一问题,基于最小势能原理并结合组合梁实际受力特征,建立了考虑组合梁界面相对滑移影响的轴向力微分方程,给出对称集中荷载下组合截面中GFRP管和混凝土板的轴向力理论计算公式.计算结果表明,组合梁的轴向力随着连接刚度的增大和外荷载增加而增大,随着GFRP管壁厚度增加而减小.组合梁跨中截面轴向力最大,从跨中到梁端按非线性逐渐减小,梁端部轴向力近似为零.     

半浮式活塞销噪声产生的机理研究

综合采用有限差分法和基于模态压缩法的多体动力学仿真方法对活塞连杆组进行了考虑活塞销轴承混合润滑的动力学分析.研究了半浮式活塞销噪声的产生机理,并考察了活塞销轴承间隙、最大爆发压力、发动机转速对活塞销噪声的影响.结果表明:活塞销噪声主要来自于活塞销与连杆小头衬套间的碰撞,且活塞销噪声发生在其受到的活塞销座作用力方向的反转时刻附近;若活塞销轴承间隙越大、发动机转速越高,活塞销与小头衬套间的碰撞越激烈,活塞销噪声越大,最大爆发压力对活塞销噪声的影响很小.      

伺服阀滑阀阀口系数影响因素分析

分析电液伺服系统中液压缸活塞位移、液压刚度、阀口开度、外负载刚度及阀芯与阀套间径向间隙对伺服阀阀口系数的影响。采用工作点线性化的处理方法,通过引入液压缸负载力方程,给出零开口电液伺服阀滑阀流量-压力系数和流量增益的计算公式,并对其影响因素进行分析。结果表明,在液压缸全行程中,流量-压力系数会随着液压缸活塞位移、外负载刚度及阀口开度的增加而增大,其中流量-压力系数随液压缸活塞位移的增大呈抛物线增长,其最大值约为最小值的2倍;流量增益随着液压缸活塞位移、外负载刚度的增大而减小,其中流量增益随液压缸活塞位移的增大而近似呈线性规律减小,其最小值约为最大值的1/2;阀芯与阀套间径向间隙对阀口系数随液压缸活塞位移变化率的影响不大;阀口系数在液压刚度取最小值附近时存在突变;同一液压刚度值可对应2个不同的液压缸活塞位移,分别对应的阀口系数值相差非常大。     

斜盘式轴向柱塞泵柱塞运动学分析的一般模型

考虑斜盘式轴向柱塞泵斜盘倾角、斜盘交错角及柱塞倾角结构特征,采用坐标变换法,建立了柱塞泵柱塞运动学分析的一般数学模型.经分析结果表明:斜盘交错角使柱塞运动的相位发生变化;柱塞倾角使柱塞运动曲线呈类简谐规律变化;斜盘交错角和柱塞倾角增大均会使柱塞的位移、速度和加速度最大幅值增大,位移增大可增加柱塞泵的排量,柱塞沿其轴线方向速度和加速度的增大会提高柱塞腔液流瞬时最大速度和柱塞的惯性力;采用负的斜盘交错角时,上下死点偏转角偏转方向与缸体旋向相同为正,推迟柱塞腔预压缩和预膨胀过程,反之则为负,提前柱塞腔预压缩和预膨胀过程;在斜盘变量过程中,上下死点偏转角随斜盘倾角改变而变化,斜盘交错角绝对值越小,上下死点偏转角的变化梯度随斜盘倾角变小而增大,而当斜盘倾角在大排量范围内变化时上下死点偏转角的变化梯度变小;上下死点最大偏转角为90°,此时斜盘倾角为零.     

基于Matlab与Ls-dyna的气缸冲击仿真解析

气缸活塞撞击到前端盖时,活塞杆和衬套间会发生较大应力导致部件磨损产生气体泄漏.为了准确了解气缸运行过程中各物理量的集中式参数和分布式参数的变化情况,提出一种采用Matlab与ANSYS/Ls-dyna对气缸运行和内部受力进行联合仿真的方法.通过Matlab获得气缸内压力的仿真结果,以此作为Ls-dyna的仿真条件可以得到更为精确的位移、速度、活塞杆与衬套间动态应力分布和径向震荡等情况.仿真结果表明气缸冲击过程中,活塞与活塞杆出现明显的倾斜,气缸衬套与缸筒上呈现一些明显的受力点,气缸的活塞杆冲击速度、负载分别与其所承受的最大等效压力近似成正比关系.      

集中荷载下预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形计算

针对在外荷载作用下,组合梁中的钢梁与混凝土交接面必然产生相对滑移,同时,预应力FRP布的内力逐渐增加,导致组合梁发生内力重分布,影响组合梁的承载力与变形的情况,用弹性理论,建立同时考虑交接面相对滑移和预应力FRP布内力增量影响的组合梁变形微分方程,给出对称集中荷载作用下的组合梁变形计算公式.计算结果证明,交接面相对滑移增加了组合梁的变形,FRP布内力增量对组合梁变形影响相对较小,给出了预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形的简化计算公式.