燃气机气缸盖水腔流场及刚强度优化

针对某燃气机气缸盖"鼻梁区"冷却不足及缸盖整体刚强度不足的问题,采用高热负荷区域强迫冷却和布置加强筋的方法,对气缸盖水腔流场及刚强度进行优化设计。通过对原气缸盖和优化方案气缸盖进行冷却水腔计算及刚强度计算并进行对比分析,结果表明:优化方案气缸盖底板"鼻梁区"冷却能力明显改善;气缸盖整体刚强度明显增强,尤其是排气道下壁及排气道间"鼻梁区"等区域刚强度得到有效增强。     

柴油机冷却系统的数值模拟

对某柴油机的冷却系统进行数值模拟,包括了机体和气缸盖的水套.运用CFD(Computational Fluid Dynamics)分析软件SC/Tetra计算温度场及流场.通过计算发现水套存在诸多不足,如机体水套冷却不均匀,机体进气侧与非进气侧冷却液流速相差大,鼻梁区流量偏小等缺陷.然后对其结构进行改进,取得了比较好的效果.     

气缸盖排气鼻梁区优化设计

针对气缸盖排气鼻梁区热负荷承载较高的问题,对排气鼻梁区冷却流场优化设计,有效降低了排气鼻梁区边缘热负荷。依据塑性应变能理论,对排气鼻梁区进行低周疲劳寿命预测,优化后的排气鼻梁区火力面低周疲劳寿命较原方案提高了38%。经过排气道稳流试验证明,优化设计后的排气鼻梁区使得排气道平均流量系数提高了3.56%。     

斜Y型坡口焊接裂纹试验的数值模拟

以低合金钢16MnR的斜Y型坡口焊接裂纹试验为例，利用有限元计算软件ANSYS对几种不同预热温度及不同厚度的试件进行了焊接过程热循环与动态热应力场的数值模拟。首先计算出试件的动态焊接温度场，之后利用温度场的计算结果进行热力耦合分析，得出．试件上动态热应力及最终残余应力的分布。通过对各试样计算结果的对比，分析了预热温度与试件厚度改变对试件焊接热影响区冷却速度与残余应力场分布规律的影响。     

基于流固耦合柴油机气缸盖温度场的分析

随着柴油机性能的不断强化,气缸盖的传热与热负荷成为一个非常重要的研究方向。首先利用Pro/E软件建立了柴油机气缸盖的几何模型,并对其进行了必要的简化处理;然后利用Hypermesh8.0对气缸盖进行网格划分,利用流固耦合的方法得到三维热边界条件;最后通过ABAQUS软件对柴油机整个冷却系统进行一维冷却计算分析,得出气缸盖火力面的温度场云图。     

某柴油机气缸盖热机耦合强度分析

为了分析缸盖的应力分布,对某6缸中速柴油机缸盖进行热-机耦合强度分析。第一部分对缸盖进行温度场和热应力分析。第二部分对缸盖进行热机耦合强度分析,其中机械载荷通过工作过程模拟得到。通过分析可以得出缸盖内部最大应力出现在鼻梁区和螺栓孔附近,最大应力值为174MP。结果表明,气缸盖的设计符合强度要求。     

高炉铸铁冷却壁的传热及热应力分析

按照传热学和热弹性力学的基本理论,利用有限元法对冷却壁温度场和应力场进行分析,得出了其温度和热应力分布.计算了不同冷却水速对冷却壁温度场和应力场的影响.给出了冷却壁静强度、疲劳强度的计算方法和算例.     

柴油机缸盖冷却水腔三维流动数值模拟分析

柴油机优良的冷却性能对提高其工作性能和气缸盖可靠性起着非常重要的作用。以某V型12缸水冷发动机的冷却水腔为研究对象,采用流体分析软件FLUENT对缸盖及其冷却水腔内的流动与传热进行数值模拟计算,得到冷却水在缸盖复杂水腔内的三维流场分布与进出水孔的流量,并详细分析了其流场、压力场、温度场及换热情况, 为该型柴油机气缸盖冷却水腔的结构优化设计提供一定的参考依据,从而提高内燃机的工作性能和气缸盖的可靠性。模拟计算结果表明:冷却水腔的流动均匀性可以达到该发动机的冷却要求;流经各缸的冷却液流量分配合理;“鼻梁区”冷却效果较好,且“流动死区”能满足冷却需求。通过对气缸盖内冷却液流动的优化,可以有效地提高整机及气缸盖的冷却效率。     

基于显著性分析的气缸盖结构优化设计

为了改变缸盖的结构,提高气缸盖运行工况下的温度分布及结构可靠性,进行了以鼻梁区宽度等六组参数为设计变量、以其许用范围约束条件、以等效热应力最低为优化目标的汽缸盖结构优化。基于正交实验法,构建了6因素5水平的正交实验表,并建立相应的三维模型,仿真得到了温度场及热应力。通过均值化法去量纲,分析得到了各因素的显著性水平,基于各因素的显著性水平选取了最优方案,并进行对比。结果表明,优化尺寸优选后方案的最大热应力比原始结构降低了13.48%,为缸盖的结构设计提供了一定的参考。     

基于Sehitoglu模型的发动机气缸盖热机疲劳寿命预测

以某发动机气缸盖为研究对象,开展了气缸盖本体材料力学性能测试与表征、气缸盖热机疲劳寿命预测研究工作.采用流固耦合方法,获得了准确的气缸盖热边界和温度场结果,温度场计算值与实测结果相符合.依照整机热冲击试验规范,采用Sehitoglu模型对缸盖的热机疲劳寿命进行了预测,仿真结果显示,缸盖最低寿命出现在第二缸火力面排气侧鼻梁区,主要由环境损伤引起,最低寿命为6860次,满足设计要求,该气缸盖顺利通过整机热机疲劳台架试验考核.     

热-机耦合条件下气缸盖强度及疲劳寿命分析

针对气缸盖在工作中承受交变载荷,容易形成疲劳损坏的现象,介绍了一种快速有效的方法来计算气缸盖的疲劳寿命.首先利用Hypermesh软件建立了有限元模型,针对不同区域设置了不同的单元密度,并通过有关参数来控制网格的质量.然后利用Abaqus软件分别计算了气缸盖的温度场、稳态应力场和耦合应力场,在温度场的计算中,将燃烧室火...     

基于低周热疲劳试验条件的活塞寿命预测研究

为了预测铝合金活塞在高温蠕变影响下的低周热疲劳寿命,根据活塞低周热疲劳试验反求确定其热边界条件,运用有限元法计算其温度场及应力场。考虑材料性能的温度效应,采用疲劳分析软件FE-FATIGUE中的E-N方法进行活塞低循环热疲劳寿命预测,经试验验证,软件预测与试验结果基本吻合。     

变海拔条件下柴油机缸盖热状态变化规律研究

针对实际高原场景下,部分柴油机出现了缸盖局部烧蚀的问题,对不同海拔条件下柴油机缸内传热过程及其对发动机缸盖热状态的影响进行了研究,通过仿真手段计算得到了不同海拔条件下缸盖火力面的温度场分布情况。结合高原实机试验的具体数据,在确定缸盖热侧的边界条件时考虑了两种情况,分别是仅考虑对流换热以及同时考虑了对流和辐射换热的情况。通过对比两种边界条件下的仿真结果,分析研究了缸盖温度场随海拔高度的变化规律及其成因。研究结果表明,缸内对流传热量随海拔的上升逐渐下降,4 500 m海拔缸盖最高温度点温度较平原下降6.2%;缸内辐射和对流的传热总量随海拔高度的上升而上升,4 500 m海拔缸盖最高温度点温度较平原上升15.6%,说明了缸内辐射对换热产生的影响。     

柴油机气缸盖热-固耦合分析

在建立气缸盖实体模型的基础上,利用相关边界条件计算了气缸盖上各区域的换热系数,并对气缸盖进行了温度场仿真计算;分析了在多种工况下气缸盖的应力,确定了结构上的薄弱区域。认为当气缸盖受到热-固耦合共同作用时,气缸盖内部拉压情况变得更加复杂,各部分应力呈现明显的非线性。     

Transient thermal stress analysis of thick-walled cylinders

The study of thermal stresses on pressure vessels has a great significance from the theoretical and practical point of view due to their importance in many applications. This paper presents a complete analysis of thermal stresses within a thick-walled cylinder under dynamic internal temperature gradient. A complete evaluation of temperature and stress distributions, in a non-steady state, is obtained using a numerical model. In this model the temperature of the inside surface of the thick-walled cylinder is considered to change according to certain boundary conditions. The harmonic and periodic loading conditions are also studied.     

Thermal deformation analysis and compensation of the direct-drive five-axis CNC milling head

The machining precision of the milling head is primarily affected by the thermal errors that originated from the thermal deformation. Thermal error compensation is an economical and efficient method to overcome these thermal errors. The milling head’s heat source is analyzed to calculate the thermal boundary load based on component parameters of the milling head. The milling head’s thermal deformation is then simulated using ANSYS software to achieve the milling head’s temperature distribution and the amount of thermal deformation. Through the design and construction of the milling head temperature and thermal deformation experiment platform, the thermal deformation experiment of the milling head is performed. Accordingly, the measuring point temperature and the tooltip offset are obtained. Finally, a thermal error compensation method is proposed based on the homogeneous transformation. The research results give a theoretical reference and technical support for the thermal error compensation, optimized design, and development of milling heads.

     

Effect of cyclic internal pressure on the temperature distribution in a viscoelastic cylinder

A modified numerical method is introduced to study the interaction between the heat and dynamic response of viscoelastic bodies with temperature-dependent properties. The method is applied to calculate the stress and temperature distributions in a viscoelastic cylinder subjected to cyclic internal pressures. It is found that a large temperature rise may occur due to the interaction, where the value depends upon the thermal and mechanical properties of the material, cylinder size and the frequency of the applied pressure.     

小型数控车床热态性能的分析优化与实验辨识

针对CMK系列小型数控车床运行过程中普遍存在的主轴"翘头"问题,试图通过热变形分析与实验辨识相结合的方法找出上述问题的成因,并给出相应的优化方案,因此,建立了基于有限元法的机床热态特性分析模型来解析整机温度场,同时,通过热应力耦合分析预测了机床各部分的热变形以及主轴的热倾斜,随后,利用红外热成像仪测量、验证了整机温度分布,通过特别设计的六个测点三个方向的热变形实验辨识了主轴系统的热倾斜特性,最后,以降低主轴热倾斜角为目标,给出了提升机床热态性能的两种方案,热优化设计和采用人造花岗岩床身。     

耦合作用下涡旋动盘形变与应力的仿真分析

运用有限元分析软件ANSYS,分析了在特定气体载荷与温度载荷耦合作用下涡旋齿的形变与应力的变化,并在气体、温度载荷变化的情况下,研究其形变的变化规律。被压缩的气体对涡旋齿产生气体力载荷,由气体被压缩、动静盘间的摩擦产生的温度载荷,会引起动盘的热变形与热应力。分析结果表明,温度载荷是影响涡旋齿变形的主要因素。由于涡旋齿头部位受到气体力最大、温度最高,耦合作用下涡旋齿最大变形发生在涡旋齿头顶部;由于主轴对轴承孔内壁的约束作用,最大应力发生在主轴承孔内壁与底盘接触的部位。