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。     

活塞航空煤油发动机活塞销孔变形分析

建立某型活塞航空煤油发动机活塞销受力数学模型,分析活塞顶部与活塞裙部连接螺纹位置对活塞销受力的影响。在温度场、热应力和机械应力多场耦合条件下,利用ANSYS软件分析活塞销孔的变形。对螺纹位置改变前后的燃烧室、活塞裙部重要位置点的温度进行模拟和测量。研究结果表明:螺纹位置改变后,活塞销孔变形减小50μm,活塞销磨损状况得到改善;螺纹位置改变前后燃烧效率没有改变,但在多场耦合作用下,燃烧室中间略有凸起。     

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     

考虑热变形和弹性变形的活塞二阶运动数值分析

文章建立了内燃机活塞裙部混合润滑数学模型,建模时综合考虑了活塞裙部外形轮廓、表面波度和粗糙度、活塞裙部和缸套的热变形和弹性变形以及裙部润滑摩擦状况等因素,分析了工作状态下热、弹性变形对活塞二阶运动轨迹、最小油膜厚度以及摩擦力的影响.结果表明相对于冷态,工作状态下活塞二阶运动幅度和摩擦力有所减少,而最小油膜厚度则有所增加...     

高速汽油机活塞的热分析

文章建立了某轿车用高速汽油机活塞的几何模型,应用有限元分析软件,对活塞温度场和热变形进行了三维有限元分析计算,得到了活塞三维温度场分布和热变形数据.结果表明,活塞温度场分布和热变形呈明显的非轴对称性;变形后的裙部中凸形状发生了较大改变,导致裙部外形轮廓产生变化;由于裙部的形状将对其润滑特性产生重要影响,此结果为进一步准确分析其润滑特性提供了基础.     

同结构活塞在FPE与CE两种工作模式下应力变形差异

为研究自由活塞发动机工作时活塞结构应力变形特点,采用有限元分析方法对比分析相同结构活塞在自由活塞发动机（free piston energy,FPE）与（crank engine,CE）两种工作模式下应力水平与变形状况差异性.结果表明,FPE活塞整体应力水平低于CE活塞,差异主要由机械载荷引起.上止点附近FPE缸内峰值压力较小,引起的活塞销座压应力被其较大的惯性力作用消减,导致该应力集中处应力值较低,约为CE活塞的72%.在热机载荷共同作用下两者活塞顶部变形相似,差异集中体现在裙部,FPE活塞所受缸压较小、加速度较大以及无侧向力的特点导致其裙部变形明显小于CE活塞,最大径向变形约为CE活塞的56%,更易满足各方面性能要求.      

内燃机仿生孔型活塞热-结构耦合特性分析

 将凹坑型结构优化变形应用于内燃机活塞-缸套摩擦副中,研究了仿生孔型活塞的热-结构耦合特性。以XL-2V 型发动机活塞为试验母体,根据标准活塞的受力分布,运用正交试验法建立了9 种仿生孔型活塞试验模型,应用传热分析第3 类边界条件和最大侧压力,对其进行了热-结构耦合有限元分析。结果表明,9 种仿生孔型活塞模型的裙部最大变形（D_max）和裙部径向变形范围（U_{x max}-U_{x min}）均小于标准活塞,其中综合性能最优的1^#仿生活塞裙部的仿生孔为凹坑型,孔径相对最小（d₁~d₄分别为1、1.5、2、2.5 mm）,且均匀分布（间距1.2°）;小孔径、均匀分布的凹坑型仿生孔使活塞表面润滑油膜更均匀,同时使裙部应力卸载,从而可以有效地减少摩擦磨损,降低机械损耗,提高刚度,延长使用寿命。     

考虑润滑油剪切稀化效应的活塞裙部混合润滑性能

考虑润滑油剪切稀化效应的影响,建立了活塞裙部-缸套系统的混合润滑模型,以分析单级和多级润滑油对活塞动力学及活塞裙部润滑性能的影响,并通过实验验证了所建模型的正确性和润滑油的剪切稀化作用.结果表明:多级润滑油具有显著的剪切稀化作用;使用多级润滑油或低黏度的单极润滑油,都可以减小活塞裙部的摩擦损失,但会增大微凸峰接触力以及产生磨损的风险,尤其是在膨胀做功冲程阶段;剪切稀化效应对活塞2阶运动的影响不明显;活塞裙部摩擦损失的预测值与实测值具有较好的一致性.     

柴油机组合活塞失效分析及改进措施

针对现代柴油机组合活塞的结构特点及失效原因进行研究,分析了大功率柴油机组合活塞的活塞顶、活塞环槽及活塞裙的失效机理,提出了柴油机组合活塞设计应采取的措施.     

HS-700型发动机活塞的优化设计

论述了HS-700型发动机活塞的工作特点，结合发动机活塞设计实例，论述了活塞裙部型面的设计原则和方法。在对HS-700型发动机活塞裙部型面深入研究的基础上进行了变椭圆截面设计。对比实验的结果表明，经过活塞裙部型面的优化设计，发动机动力性和经济性提高，同时其磨损、振动和噪声减小，且可靠性提高。     

LD11铝合金活塞裙锻造成形坯料工艺

LD11铝合金活塞裙由于形状复杂、含硅最高,非常难以成形,成形过程中,坯料的形状直接影响产品的质量。因此,坯料形状的选择,一直是该类活塞裙成形的技术难点,首先从理论上对圆柱形的锥台形两种不同形状的坯料在成形过程中金属的流动行为进行了分析,初步了解了它们各自的变形特点,然后采用有限元方法,对圆柱形和锥台形两种坯料的成形过程进行对比模拟,进一步得到了它们在成形过程中速度场、应变场和金属纤维流线的分布规律,通过分析这些场量的不同分布对产品质量所产生的影响,初步选择了活塞裙成形的坯料工艺方案。最后,根据所选的方案进行实物锻造,得到了形状、尺寸和内部质量都比较理想的产品,采用这种理论分析、有限元模拟和实物锻造相结合的方法,不但确定了LD11铝合金活塞裙锻造成成形的坯料工艺方案,同时也说明了它是制订塑性加工工艺的一条良好技术路线。     

带有仿生孔的活塞裙部试验研究

受生物界凹坑形非光滑减阻耐磨表面的启发,以XL-2V型发动机为试验对象,根据活塞缸套运动副摩擦特点,以及发动机活塞失效形式,由三水平三因素正交表制订了9种仿生孔形试验方案.在发动机活塞裙部表面加工出优化后的变孔径、变行间距、凹坑和通孔交错的宏观仿生孔.通过发动机台架试验,检测出活塞磨损率和气缸压力变化率两个试验指标,对比验证仿生孔形活塞优于标准活塞的减阻、耐磨特性.得出试验优化设计的主次因素为孔径、孔分布类型和孔类型,最优水平为交错形、凹坑形和孔径甲.     

凝汽器钛管外壁异常减薄的失效分析

根据现场调研及取样分析,对核电机组中发生钛管外壁异常减薄现象进行了失效分析.通过采用光学显微镜、三维体式显微镜、扫描电镜和能谱分析仪,对钛管的化学成分与显微组织,以及其表面磨损区域的宏微观形貌与微区成分进行了表征分析.发现钛管外壁异常减薄是由非均匀接触磨损和支撑板镗孔质量所引起,并提出了相应的预防措施和建议.     

中速柴油机活塞镶圈断裂的有限元分析

为减小某中速柴油机活塞镶圈在热负荷状态下的应力集中，消除活塞镶圈断裂现象，文中对该中速柴油机活塞及活塞镶圈建立三维有限元模型，进行活塞镶圈温度场、热变形及应力场的有限元计算分析，计算时把温度场和热变形作为结构应力计算的边界，从而获得活塞镶圈在热负荷状态下的综合应力场，有限元计算结果与实际相符，表明采用单件分析、结合面自由度耦合的方法简单实用，适用于活塞镶圈热负荷状态下的应力分析，分析结果显示，在活塞镶圈的固定销孔处产生了较大的应力集中，固定销孔的结构不合理是活塞镶圈断裂的主要因素之一。     

柴油机喷油咀针阀体和高压奶粉喷头的气蚀磨损分析

本文通过对柴油机喷油咀针阀体和奶粉喷头的气蚀磨痕的宏观及微观分析,提出了各自的气蚀机理及改进措施。