基于有限元方法的全钢活塞热机耦合分析
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2020-07-02
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于
A
处
!
B
处
与
C
处
均为应力集中部位
"
故对此
!
处
采用应力集中因子与理论应力值乘积的方法进
行实际应力值的计算
#
计算结果如表
"
所
示
$
表
2
介杆理论计算结果
3
结
语
本文首先运用有限元分析方法
"
基于
#
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平
台
"
分别用
!
种
加载方式对介杆进行了有限元计
算
"
然后利用理论计算方法依次计算了介杆
A
、
B
、
C
处
的应力值
$
通过对比各个计算结果
"
可以看出活
塞杆端约束法与其他算法的计算结果相差较大
$
综
合计算效率
%
计算准确性等因素
"
建议采用十字头
端约束的有限元分析法
$
参
考文献
：
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单
辉祖
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材
料力学教程
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北
京
(
国防工业出版社
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孙
彪
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基
于
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往复泵半套拆卸工具的拉力确定
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煤
矿
机械
"
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作
者简介
：
张金伟
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"
辽宁沈阳人
"
工程师
"
本科
"
主要从
事隔膜泵的研发及销售技术支持工作
+
责
任编辑
(
于秀文 收稿日期
：
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!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
0
引
言
随着柴油机朝着高功率密度方向发展
"
活塞所
承受的热负荷及机械负荷更加严酷
$
传统的铝质活
塞由于材料本身的性质的原因在耐热性及强度方
面已日显不足
$
为此本课题组设计了全钢活塞
$
由
于密度方面的原因
"
为降低全钢活塞的质量对其形
状进行了基于质量限制的优化设计
$
为预测其工作
过程中的温度分布及负荷强度
"
论文采用有限元软
件
.
%,+9:;<=>?
对
该在研中的全钢活塞进行了温度
场的数值模拟
"
并对活塞在不同工况下的热负荷
!
机械负荷及热耦合状态下活塞的应力与变形进行
了分析与对比
$
1
分
析模型及边界条件的设置
)
)
*
分
析模型建立及处理
有限元分析中结果精度及收敛性保证的前提
是对模型的前处理
"
为保证分析的精度及结果的收
敛性
"
分析过程中对活塞组各零件的实体模型进行
了相应的等价性处理
"
对不同零件定义了不同的材
料特性及单元网格类型
"
具体如表
"
所
示
$
表
1
活塞组材料的性能参数
)
"
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)
"
*
边
界条件设置
为加速收敛性
"
分析采用了
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模
型
"
在对称剖
面上施加对称位移约束
"
在连杆底端加全约束
+
为
了保证活塞
!
销座与活塞销
!
连杆与活塞销等相互
接触的部件之间力及热的传递
"
在连接部位建立了
非线性接触对
+
在活塞的不同部位施加不同的载荷
边界条件
A
即
相应的力以完成边界条件设置
$
作用在活塞上的力主要有往复惯性力
P
B
和
气
基于有限元方法的全钢活塞热机耦合分析
李
坤
，
苏铁熊
)
中北大学 机电工程学院
"
太原
5!55C)
*
摘
要
：
针对某在研中的全钢活塞
，
以尽量降低其质量为目的对全钢活塞的形状进行优化设
计
，
利用有限元法
，
对活塞温度场进行了数值模拟
，
并对活塞在各种载荷下的应力及变形进行了分
析与对比
。
关键词
：
全钢活塞
；
有限元
；
温度场
；
热机耦合
中图分类号
：
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文
献标志码
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章编号
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B
C
理
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实
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部
件
名称
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活塞销
联杆螺栓
销孔衬套
连杆衬套
连杆
材料
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第
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卷
第
5D
期
"
5)!
年
5D
月
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DOI:10.13436/j.mkjx.2013.04.049
中国煤炭期刊网
www.chinacaj.net
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