柴油機氣缸蓋高應力梯度部位多軸應力狀態(tài)分析研究.pdf

1、氣缸蓋作為內燃機的關鍵零件之一，在工作過程中承受著螺栓力、燃氣壓力和熱負荷的周期性作用，導致其應力和變形發(fā)生周期性的變化。氣缸蓋高應力梯度部位的多軸應力狀態(tài)對其疲勞破壞影響較大。針對這一問題，本文在有限元靜/動力學問題理論基礎上，進行了氣缸蓋結構靜力學和動態(tài)響應分析，并重點研究了高應力梯度部位的多軸應力狀態(tài)特征，為氣缸蓋非比例多軸疲勞壽命預測提供了支撐。
　　運用Pro/E軟件建立氣缸蓋、機體、缸套、缸墊、螺栓等零件的三維幾何實體

2、模型，然后將其導入專業(yè)的網格劃分軟件ANSA中對各個零件進行材料、屬性的設置，在保證計算結果準確度的前提下，針對各個零件的結構特點，選擇合理的單元類型和單元尺寸進行網格劃分，分別在氣缸蓋與缸墊、氣缸蓋與螺栓、機體與缸套、氣門座圈與氣缸蓋等零件之間定義10對接觸關系，完成氣缸蓋組合結構的有限元網格模型的建立。將網格模型導入有限元分析軟件ANSYS當中，施加約束、螺栓預緊力和爆發(fā)壓力等邊界條件后進行預緊、預緊-爆壓和預緊-爆壓超載30％三種

3、工況的靜力學計算，得到位移和應力分布情況，為氣缸蓋的結構設計及改進提供理論依據。
　　在氣缸蓋靜力學分析網格模型的基礎上對其施加螺栓預緊力，采用自編的APDL加載程序將周期性缸內燃氣壓力以載荷步的形式施加在氣缸蓋火力面和氣門座圈承力斜面上。合理設置初始條件、阻尼系數、載荷類型、非線性選項、積分方法等，基于直接積分法中的Newmark隱式算法、采用ANSYS軟件中的完全法進行三個工作循環(huán)的動態(tài)響應分析，得到氣缸蓋在爆壓及其附近時刻的

4、整體位移場和應力場、大變形部位處的位移時間歷程曲線和高應力部位的應力時間歷程曲線，便于了解和把握氣缸蓋動態(tài)響應特性，并為疲勞分析中載荷譜的建立提供理論依據。
　　根據應力梯度的概念編寫了關于第一主應力梯度的APDL計算程序，在氣缸蓋結構靜力學分析的后處理階段運用GUI方式和APDL命令流相結合的方法對其高應力部位的第一主應力梯度進行計算及分析，得到高應力部位處應力梯度路徑及對應的應力梯度值，確定了氣缸蓋高應力梯度部位?；趧討B(tài)響應