瞬态燃气压力下气缸盖动态响应研究.pdf

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1、第6期内燃机No．6型塑州InternalCombustionEnginesDee．2016瞬态燃气压力下气缸盖动态响应研究司东亚。骆清国。许晋豪。司小雨(装甲兵工程学院机械工程系，北京丰台100072)摘要：为研究周期性瞬态燃气压力对气缸盖动态应力及变形的影响，针对某型六缸柴油机气缸盖在四个循环燃气压力作用下的动态响应进行了仿真，建立了由气缸盖、气缸体、气缸套及螺栓组成的装配体模型，进行了网格划分及边界条件施加，通过瞬态动力学计算得到了燃气压力作用下气缸盖的动态变形和应力分布情况，可以为气缸盖可靠性设计提供数据支撑。关键词：气缸盖；燃气压力；瞬

2、态动力学；动态响应中图分类号：TK421文献标识码：A文章编号：1000—6494(2016)06—0014—04StudyonDynamicResponseofCylinderHeadunderTransientIn-cylinderGasPressureSIDongya，LUOQingguo，XUJinhao，SIXiaoyu(DepartmentofMechanicalEngineering，AcademyofArmoredForceEngineering，Beijing100072)Abstract：Tostudythetransient

3、stressanddeformationofcylinderheadunderperiodicin-cylindergaspressure，simulationstudyofdynamicresponseofcylinderheadfromadieselenginewithsixcylindersunderfourcyclestransientin-cylindergaspressureWasmade．Anassemblymodelcomposedofcylinderhead，cylinderblock，cylinderlinerandbolts

4、wasbuiltandmeshgridWasdivided．Thentransientstressanddeformationofcylinderheadunderperiodicin-cylindergaspressurewereobtainedthroughdynamiccalculation，andthesewouldprovidedataforreliabilitydesignofcylinderhead．Keywords：cyhnderhead；gaspressure；transientdynamic；dynamicresponse气缸

5、盖是发动机最重要的组成部分之一，其工作环境极为恶劣。随着发动机性能的提高，以及对发动机实现更高功率密度的要求，极大地增加了气缸盖所承受的机械负荷和热负荷。伴随着发动机进气、压缩、做功、排气四个冲程，气缸盖不仅承受着很高的螺栓预紧力，还受到缸内燃气压力的周期性作用。因受到计算速度和存储空间的限制，前期气缸盖应力场的研究以稳态仿真计算为主“叫，有关气缸盖在瞬态载荷作用下的动态应力应变的研究则很少卜61，缸内燃气压力剧烈波动对气缸盖疲劳损伤的影响规律还不清楚。因此，研究气缸盖在这种周期性瞬态载荷作用下的动态响应对提高其可靠性意义重大。作者简介：司东亚(

6、1987一)，男，河南商丘人，在读博士，研究方向为装甲车辆动力系统理论与技术。收稿日期：2016—08—0l为此，我们针对某型六缸柴油机气缸盖在燃气压力作用下的动态响应进行仿真研究，选取若干工作循环进行瞬态动力学计算，得到瞬态燃气压力作用下气缸盖的变形和应力应变分布情况，可以为气缸盖可靠性设计以及动态热机耦合研究提供数据支撑。1装配体模型建立根据发动机结构对称性，选取其中某一缸进行分析。通过Pro／E建立气缸盖、气缸体、气缸套和8个螺栓(主、副螺栓各4个)的几何模型，然后将模型分别导人ANSYS／DM模块进行装配并进行适当简化，装配体几何模型见图

7、1。由于气缸盖结构复杂，不规则曲面较多，ANSYS自动划分网格较为困难，故采用ICEM对气缸盖进行网格划分，装配体网格见图2。由于气缸盖火力面最易产生裂纹而破坏，研究时需要重点关注，因而在网格第6期司东亚，等：瞬态燃气压力下气缸盖动态响应研究。15·●对区●同定约●固定约●螺栓预紧力h49kN●螺栓预紧力2：49kS●螺栓预紧力3：49kN●螺栓预紧力4：49k、■螺栓预紧力5：49k、●螺栓预紧力6：49kg●螺栓预紧力7：49kN■螺栓预紧力8：49kN图5固定约束图6螺栓预紧力划分时对火力面网格进行细化处理，见图3。装配体有限元模型的网格节

8、点数为4823403，网格单元数为3325507。2边界条件施加网格划分之后，需要进一步确定模型的边界条件。边界条件施加合理与否对计算结