1。3本文的主要研究内容及解决的关键问题 2

1。3。1主要研究方法 3

1。3。2 需要解决的关键性问题 3

第二章  活塞强度校核的理论基础 4

2。1热分析的理论基础 4

2。1。1稳态温度场 4

2。1。2 温度场的三类边界条件 6

2。2 机械应力分析的理论基础 6

2。2。1物体应力状态 6

2。2。2应力-应变关系 7

2。3有限元法简介 8

2。3。1有限元基本原理 8

2。3。2ANSYS软件介绍 9

2。4本章小结 9

第三章  活塞三维建模 10

3。1 4L68柴油机及活塞的相关参数 10

3。1。1柴油机性能参数 10

3。1。2 活塞材料特性 12

3。2活塞模型的创建 12

3。2。1三维建模软件Pro/E简介 12

3。2。2活塞模型创建 12

3。2。3活塞质量 17

3。3本章小结 17

第四章 柴油机工作过程计算和边界条件的确定 18

4。1柴油机工作过程计算 18

4。1。1热力学计算 18

4。1。2动力学计算和运动学计算 23

4。2活塞边界条件的确定 26

4。2。1活塞热边界条件的确定 26

4。2。2机械应力边界条件 31

4。3本章小结 32

第五章  活塞有限元分析 33

5。1 模型的导入与网格划分 33

5。2 活塞的热负荷分析 34

5。2。1活塞温度场分析 34

5。2。2活塞热应力分析 35

5。3活塞的机械应力分析 37

5。3。1载荷的处理 37

5。3。2活塞机械应力和变形分析 38

5。4热应力和机械应力耦合分析 40

5。5活塞机械负荷疲劳分析 41

5。6本章小结 45

结论与展望 47

致  谢 49

参 考 文 献 50

第一章 绪论

1。1活塞强度校核研究的背景和意义

随着工业技术的迅猛进步，发动机的性能变得越来越强，功率也逐渐变大，但同时发动机性能的提高也产生了一些负面的影响[l]。如活塞温度变得越来越高,大大降低了活塞材料的强度和寿命；缸内最大爆发压力的提高使活塞承受的机械应力变大，这可能导致活塞受到超负荷强度应力而失效；当长期超负荷疲劳工作时,活塞运行会缺乏稳定性，发动机整体噪声也随之增大。这些问题带来的对发动机各组件的强度考验也越来越大[2]。