基于ansys的活塞应力分析

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1、海南大学毕业论文（设计）题目：基于ANSYS的活塞应力分析学号：20120507310093姓名：杨一鸣年级：2012级学院：机电工程学院系另IJ:汽车系专业：车辆工程指导教师：程晓鸣2015年5月230完成日期：摘要活塞作为内燃机中非常关键的一个零部件，其工作的状况在很大程度上直接影响着内燃机正常地使用以及长期的使用。活塞本身的结构组成和其在内燃机中所处的工作环境都是非常复杂的，在正常的运行过程中活塞一方面会受到高压燃气压力、侧向推力和摩擦力等周期性载荷的作用。同吋在工作状态下由于可燃气体在燃烧时产生高温高压，在这样的环境下活塞的顶部以及活塞整

2、体的温度都会特别高，与之相伴的活塞会出现非常不均匀的温度分布，结果导致活塞会出现热应力和热变形。活塞在内燃机中运动时，由于高温环境的影响，会使得活塞发生一系列故障例如：裂纹、活塞环胶结以及拉缸等。针对以上的分析，本文着重对某型活塞进行了温度场、热应力场等的有限元分析。木文在三维制图软件UG中绘制了某型活塞的实体模型，转换并保存为Iges格式，再导入到有限元分析软件ANSYS中，以此来得到分析所需的有限元模型。分析计算某型活塞相关的热边界条件和确定相应约束，运用ANSYS软件实现温度场分析，然后对活塞的热状态进行分析判断。最后确定在热负荷单独作用下

3、活塞各部分所产生的应力和变形。关键词：柴油机活塞；热负荷；有限元；温度场；应力；AbstractThepistonisoneofthemajorpartsoftheinternal-combustionengine，itsworkingconditionconcernsusingnormalyanddurabilityofinternal-conbustionenginefirsthand.WeallknowthatthestructureofpistonanditsworkingenvironmentareverycomplicatedJnwo

4、rkingcondition,periodicload,suchashighgas-pressure,thrustmisalignmentandfrictionforceloadonthepiston.Thebumofhigh-pressuregasproducedhightemperaturemakespistontopandwholetemperatureofpistonveryhighlandthetemperaturedistributionisasymmetry,causingthepistontoproduceheatstressan

5、dheatdistortion.Heatloadmakepistontoproducecrackle,piston-ringgluingandscuffingofcylinderboreandsoon.Socalculatingandanalyzingthepistontemperaturefieldandthermalforcefield，findingouttheheatloadstateofthepiston.Inthe3DgraphicssoftwarethistextplotpistonmodelandconvertintoIgesfo

6、rmat.AndthenimporttofiniteelementsoftwareofANSYS.ltcalculatedtheheatboundaryanddeterminedthesettingofthelotusboundaryconditionandconstraint.Besidesjtgottheresultofstressanddistortionunderthefunctionofheatload.Keypoint:DieselPiston;ThermaIIoad;FEM;TemperatureField;Stress目录1会者论

7、11.1活塞有限元法研究的背景和研宄意义11.2研究主要内容22ANSYS软件介绍32.1ANSYS软件简介32.2ANSYS软件的主要技术特点32.3ANSYS进行有限元分析的主要步骤33活塞热分析理论43.1热分析的基木理论53.2温度场53.3傅里叶定律导热基本定律53.4导热微分方程及定解条件63.5对流换热理论94活塞的温度场分析94.1活塞的热负荷104.2实体建模104.3活塞有限元建模114.4单元类型的选取124.5活塞的网格划分124.6活塞热对流边界条件134.6.1燃气对活塞顶部的换热系数和燃气平均温度134.6.2活塞火

8、力岸、裙部和活塞环区换热系数和环境温度144.6.3活塞内腔换热系数154.7活塞的温度场分析175活塞的热应力分析186结论和展望21