内燃机复杂零部件计算机辅助建模应用技术

内燃机零部件设计是计算机辅助建模技术应用最早也是应用最为活跃的领域之一 .计算机辅助建模技术为设计后续环节如结构分析、工艺规程设计、加工制造、检测等提供必要的信息 ,从而有助于缩短产品设计周期和提高内燃机零部件设计的质量及可靠性 .作者综述了在内燃机零部件二维绘图和三维造型、零部件CAD系统、发动机总体CAD以及零部件设计专家系统等方面计算机辅助建模技术的应用情况 ,指出了存在的问题和可能研究的课题 ,为该技术今后更为深入的应用提供了参考 .     

多层U形波纹管轴向刚度及临界载荷的有限元分析

研究多层U形波纹管轴向刚度及临界载荷的有限元计算，并与采用工程实际经验公式的计算结果和该波纹管的试验结果作比较。同时考虑波纹管层与层之间的接触条件、波峰到波谷变壁厚以及用单层等效厚度来模拟多层波纹管等不同条件对有限元计算的影响。     

谐响应下的连续体拓扑优化

用独立连续映射法建立了以关心自由度振幅平方和为约束、体积最小化为目标的连续体结构拓扑优化模型。采用伴随法求解得到关心自由度振幅平方和指标的敏度分析公式，并应用一阶泰勒展开对该指标进行显式表达。用数字图像过滤技术抑制棋盘格现象和消除网格依赖性问题。通过数值算例对不同激振频率、不同结构阻尼谐响应下的拓扑优化结果进行分析讨论。结果表明，独立连续映射法在处理谐响应下的拓扑优化问题上具有可行性和有效性。     

12150柴油机橡胶密封圈的有限元分析

应用大型ＡＮＳＹＳ有限元分析系统软件，建立了橡胶密封圈超弹性接触问题的有限元分析模型，对１２１５０柴油机Ｏ形橡胶密封圈进行了有限元分析，根据计算结果并针对目前国内柴油机的泄漏情况，提出了采用大槽宽、大截面橡胶圈密封结构的观点。     

变结构参数结构设计方法及其在曲轴结构设计中的应用

本文提出了一种新的设计思想——变结构变参数设计方法，并结合发动机曲轴，阐述了变结构变参数设计的概念、原则、实施措施及意义．在此思想指导下对Ｉ—deas软件包进行了二次开发，编制了发动机曲轴专用有限元分析程序，并用某型号曲轴进行了验证．     

考虑热弹性效应的内燃机曲轴主轴承润滑性能研究

建立某V型8缸内燃机曲轴主轴承的热弹性流体动力学(TEHD)仿真模型,并对各主轴承润滑状况进行分析.针对润滑状况较差的第3主轴承,分析油槽开设方案、相对间隙、轴承宽度和润滑油特性对其润滑状况的影响.结果表明,随着相对间隙的增大,主轴承最小油膜厚度先增大后减小,当间隙过小时,摩擦功耗较大,润滑油温度较高,油膜厚度小;当间隙过大时,泄漏的润滑油较多,油膜厚度减小,且冲击振动大.主轴承的宽径比要适当,轴承宽度过小,油膜厚度偏小,承载能力过低;轴承宽度过大,润滑面积增大,润滑油流量相对减小,摩擦产生热量增加.研究表明,该主轴承适宜在上瓦开设油槽,轴承间隙选为25μm,宽度选为30 mm较好.     

自由活塞汽油直线发电机起动过程研究

为获得自由活塞汽油直线发电机起动过程主要工作特点,对自由活塞汽油直线发电机主要起动方式进行了研究。耦合动力学及热力学方程,建立了起动过程数学模型,理论分析了起动过程中能量的传递与转换关系,并结合试验样机对两种典型起动方式进行了试验研究。研究发现:采用恒定加速度起动模式和恒定推力起动模式均可实现自由活塞汽油直线发电机的起动燃烧,其中采用恒定加速模式有利于第一次压缩气缸实现起动燃烧,然而采用恒定推力起动模式更有利于对侧发动机气缸完成起动燃烧;起动过程中摩擦损失所消耗的能量较少,漏气损失所占的比例较大,在起动设计时不应被忽视。     

气缸盖中一些关键功能结构的承载机理研究

借助有限元和力学等效原理等方法，对气缸盖中的一些关键功能结构的承载机理进行了深人研究。研究结果表明：气缸盖中的喷油器护套、进排气道、气门导管座孔、中隔板和加强筋通过不同的形式，传递并分散了作用在气缸盖上的燃气爆发压力；这些结构对抑止气缸盖的整体变形、降低气缸盖的总体应力集中水平具有重要的作用；调整这些结构的特性参数可以达到对气缸盖整体和局部应力水平的有效调整。     

曲轴应力场有限元计算单元类型和尺寸对计算精度和规模的影响

从理论出发分析了有限元求解误差、规模的影响因素.针对曲轴应力场计算探讨了单元尺寸、形状、阶次的选择对计算精度及规模的影响,可为类似结构应力计算时单元类型及尺寸的选择提供参考.     

内燃机复杂部件结构动力学模型修正技术研究

为提高进行后续结构动力学响应与声场预测分析用有限元模型的精度，基于结构动态特征灵敏度分析及动力修正宏观化方法开发了适用于复杂内燃机零部件结构动态分析模型修正的软件FEMM。以某V型6缸柴油机下曲轴箱分析模型的建立过程为例，对采用FEMM修正分析模型的具体方法与过程进行了论述。修正结果表明，在所选择的修正频域内，分析模型各阶模态频率与实测结果的符合程度显著提高，拟合自修正模型的传递函数与实测传递函数也吻合较好。该软件可应用于内燃机复杂零部件结构动态模型的建模工作中，并可显著提高模型精度。