车用柴油机机体有限元分析与设计_刘云[1]

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1、2009年8月农业机械学报第40卷第8期*车用柴油机机体有限元分析与设计122刘云胡玉平李国祥(11潍坊学院机电工程学院,潍坊261061;21山东大学能源与动力工程学院,济南250061)=摘要>对某车用柴油机机体进行了三维实体建模和网格划分,采用有限元整体分析与子模型分析相结合技术,以ABAQUS为平台进行机体强度有限元分析,确定了气缸体应力集中部位,提出机体结构改进方案。在此基础上,应用MSC.Fatigue软件对改进前后的水套根部子模型进行疲劳强度分析,结合应力测试实验验证改进效果。实验结果表明,气缸体加筋改进后,水套根部交接位置应力降低11%~46%。关键词:柴油机机体有限元分

2、析结构设计+中图分类号:TK42214文献标识码:AFiniteElementAnalysisandStructuralDesignofVehicleDieselEngineBlock122LiuYunHuYupingLiGuoxiang(1.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,WeifangUniversity,Weifang261061,China2.SchoolofEnergyandPowerEngineering,ShandongUniversity,Ji.nan250061,China)Abstract3-Dfiniteele

3、mentmodelsandmeshesofthecylinderinacertainvehicledieselenginewereestablished.Withthecombinationoffiniteelementanalysisandsubmodeltechnology,ABAQUSsoftwarewasusedtocarryoutfiniteelementstrengthanalysisonengineblock.Thenthestressconcentrationpositionwasdeterminedandstructuralimprovementofcylinderbl

4、ockwasproposed.Basedonthis,MSC.Fatiguesoftwarewasadoptedtocalculatefatiguestrengthofthewaterjacketbasementsubmodelbeforeandaftermodification,andstresstestwasdonetovalidatetheeffect.Theexperimentresultsindicatedthatthestressofwaterjacketbasementreducesfrom11%to46%afteraddingstiffeningribtothecylin

5、der.KeywordsDieselengine,Block,Finiteelementanalysis,Structuraldesign[2]化。用有限元法预测机体强度,根据实验结果验引言证有限元模型的准确性,进而修正模型,改进机体结机体是发动机的骨架,为了保证活塞、连杆、曲构。轴及凸轮轴等高速运动件运行的可靠性、耐久性和本文采用机体有限元整体分析与子模型分析相[3]安全性,要求机体不仅要有足够的几何精度,而且本结合技术,建立某车用柴油机机体三维实体模型[1]身应具备足够的刚度、强度和动力特性。近年和有限元模型,以大型非线性有限元软件ABAQUS来,不断提高的爆发压力和对柴油机振动噪声

6、的限为分析平台,计算原机机体的静态强度,查找气缸体制,对车用柴油机机体的静态强度和动态特性设计的薄弱部位,对改进前后的水套根部子模型进行疲提出了更加严格的要求。劳分析,结合应力测试实验进一步验证机体结构改采用有限元分析和实验研究相结合的方法,可进方案。对设计阶段的柴油机进行机体强度分析和结构优收稿日期:2008-08-19修回日期:2008-10-17*山东省高等学校优秀青年教师国内访问学者经费资助项目作者简介:刘云,副教授,主要从事车用发动机CAE技术研究,E-mail:wflyun@126.com通讯作者:胡玉平,副教授,主要从事内燃机数值模拟研究,E-mail:huyp@sdu.e

7、du.cn第8期刘云等:车用柴油机机体有限元分析与设计37最大值为30192MPa,存在明显的应力集中。1原机机体有限元分析应用ABAQUS软件对某直列六缸车用柴油机机体进行静态强度计算,重点考察气缸体进气侧水套根部应力分布情况。111计算模型的建立为了控制计算规模,采用Pro/E软件和前处理软件HyperMesh分别对原机第4~6缸的气缸体、图3水套根部子模型最大主应力分布图气缸盖、缸盖螺栓及第4、5缸进气侧水套根部进行Fig.3