车用发动机

作者：许春光，王国莹，梁惠杰，文洋，李鹏，赵志强，张炜，胡锦川

单位：1.中国北方发动机研究所天津，天津300400；2.哈尔滨市产品质量监督检察院，黑龙江哈尔滨150036；3.驻北京地区第八军代室，北京100072

关键词：柴油机；活塞；有限元；承载特性

重点研究某高强化柴油机铝合金活塞在典型服役工况下温度和应力随时间和载荷的变化行为，明确热机械载荷作用下活塞的承载规律，为活塞寿命预测模型建立提供依据，同时为材料研制提供载荷约束。首先建立了活塞有限元分析模型，利用温度及应力测试数据对模型进行了标定，进而基于该模型计算了标定工况稳态条件下以及怠速工况与标定工况交替变化条件下活塞温度和应力的变化规律。仿真结果表明：在工作循环内，活塞顶面温度波动幅值在28 ℃以内，由此引起的热应力波动幅值达到35 MPa左右，因此在活塞疲劳寿命预测时工作周期内高频热负荷的影响不可忽略；燃烧室喉口在热载荷作用下呈现压应力，在机械载荷下呈现拉应力，热机耦合载荷会导致沿销孔方向出现拉应力，沿主副推力面方向呈现压应力；在怠速工况与标定工况交替变化条件下，活塞喉口载荷变化最明显，应力与温度的变化率相关，应力幅值较高,该区域易发生低周疲劳损伤。

来源：2020年第2期

《车用发动机》期刊编辑部

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