ANSYS活塞温度场分析全过程

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1、目录1概述------------------------------------------22CATIA建模过程---------------------------------33ANSYS分析过程-------------------------------104结果分析-----------------------------------------145参考文献---------------------------------------15151.概述1.16125柴油机活塞基本条件：缸径D=125mm，6缸。活塞是发动机的重

2、要部件之一，与连杆构成发动机的心脏，活塞通过运动将燃气压力传递给连杆再至曲轴输出，工作时受力非常复杂。随着发动机向高速度、低能耗方向发展，采用优异的活塞材料尤为重要。目前车用发动机活塞材料以铝合金为主，其他还有铸铁、铸钢、陶瓷材料等。铝合金的突出优点是密度小，可降低活塞质量及往复运动惯性，因此铝合金活塞常用于中、小缸径的中、高速发动机上。与铸铁活塞相比，铝合金活塞导热性好，工作表面温度低，顶部的积碳也较少。活塞由活塞顶、头部、群部构成。活塞顶的形状分为平顶、凸顶、凹顶。平顶活塞结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀、多用在汽油机上；

3、凸顶活塞顶部突起成球状、顶部强度高、起导向作用、有利于改善换气过程。凹顶活塞可改变可燃混合气的形成和燃烧，还可以调节压缩比。活塞工作时温度很高，顶部可达600~700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受的气体压力很大，特别是作功行程压力最大，柴油机活塞顶燃烧最高压力5～9Mpa，这就使活塞产生冲击和侧压力的作用；根据活塞实际最大爆发压力工况添加边界条件，选用压力为5MPa便于做有限元分析，此方案采用w顶活塞，用于六缸发动机152.设计的初步准备：1．选好各个值的长度2．了解6125柴油机发动机3．学会catia软件建模4．学会ansys软件

4、进行对模型的温度场分析5．了解发动机活塞的性能，并能做出正确分析1.活塞主要结构尺寸计算：2.1选定各个比例系数：D=125mmH:(0.8~1.3)*D取150H1:(0.5~0.8)*D取80H2:(0.4~0.8)*D取100h1:(0.1~0.2)*D取1515h3:(0.3~0.4)*H2取30h4:(0.6~0.7)*H2取70d:(0.3~0.38)*D取40C1:(0.04~0.08)*D取5其他环岸:(0.025~0.045)*D取5B:(0.35~0.42)*D取442.3设定其他参数：顶部厚度:15mm活塞度:16mm

5、3.活塞三维建模：1.首先打开catia软件，点击机械设计·草图绘制器·进入xy作平面进行绘制15图3.1如图3.1绘制之后，退出草图工作平面2.然后点击回转体按钮，绕y方向短轴旋转360，，如图3-2,所示。15图3-24.选择xy平面绘制如下图形图3-35.退出草图选择凸台对其进行拉伸，拉伸厚度为48mm如下图15图3-44.对上述4中的图形进行凹槽，凹槽深度为22mm15图3-54.再点击xy平面绘制圆，其半径为20如下图5.退出草图对其进行凹槽，凹槽深度为70如图154.9绘制去重孔并对其进行凹槽深度为50mm154ANASYS分析

6、.1.将CATIA中的模型导入ANSYS：2.单位换算：ANSYAMainMenu→Preprocessor→Modeling→Operate→Scale→Volumes选择实体，在RX,RY,RZScalefactor分别中输入，0.001,0.001,0.0013.单元类型设置MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→Solid→Tet10node874.划分网格MainMenu→Preprocessor→Meshing→Meshtool,打开Meshtool对话框，勾选

7、SmartSize，设定为6，点击“Mesh”按钮，选择活塞模型进行自由网格划分，如图4-1图4-15.材料属性活塞材料及其属性：铝合金，弹性模量为70e9，泊松比为0.315MainMenu→Preprocessor→MeterialProps→MaterialModels→Thermal→Conductivity→Isotropic→KXX=160MainMenu→Preprocessor→MeterialProps→MaterialModels→Favorate→Isotropic→EX=70e9PRXY=0.36.定义求解类型：Ma

8、inMenu→Solution→AnalysisType→NewAnalysis，设定分析类型为Steady-State7.施加载荷：MainMenu→Solution→Defi