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柴油机因其功率大,效率高而广泛应用于交通运输,工程机械等领域,为国民经济做出了很大的贡献。完善柴油机的使用性能,提高其使用寿命等系列的研究工作就变得十分重要了。
气缸盖是柴油机重要的零件之一。它不仅承受复杂的热负荷,同时还周期性地承受机械载荷。受力情况十分恶劣,很容易破坏。用实验的方法研究气缸盖的热负荷和应力问题既耗时间也耗金钱,因此用数值模拟的方法去分析气缸盖的温度场和应力场。若分析得当,不仅结果可靠,而且研究的周期也大大缩短。
本文先用ANSYS建立了某柴油机气缸盖的三维实体模型。由于气缸盖结构复杂,建模时先分别建立水套,进排气道,缸盖轮廓的实体模型,然后用ANSYS中的“装配”技术把上述模型组装。建立了热-结构耦合分析时要用到的网格。在确定其材料特性后,以测量的温度作为第一类边界条件分析气缸盖的温度场。由于认为柴油机工作时,气缸盖的温度是稳定的,所以对温度场进行的是稳态热分析。然后以温度场的计算结果为基础,考虑螺栓预紧力和气缸爆发压力的影响,用重启动分析技术计算气缸盖在受到三种载荷时的应力场。应力场计算时,认为气缸盖的温度变化不是很大,热变形是线性的,同时螺栓预紧力和气缸爆发压力也在弹性极限范围以内。所以在结构场计算时进行的是线形分析。
温度场,应力场的计算结果表明,气缸盖“鼻梁”区温度最高,气缸盖满足强度和刚度要求。本文计算结果可作为气缸盖设计和优化的参考数据。