有限元法在柴油机机体改进设计中的应用
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体模型一致 ， 同样 取两个半缸实体 。并且根据等刚 度的原则 ， 简化气缸盖模型。最终得到的计算模型 如图 １ 所示。表 １ 给出了机体材料的特性。
百度文库
２ 分析模型
２ １ 分析 模型 的简 化 ．
由于机体受力状况较为复杂 ， 在分析中必须考 虑其余零部件对机体 的作用 ， 同时受硬件条件 的限 制， 采用整体模型必然会影响到计算效率甚至无法 计算 ， 故对计算模型进行简化。
２２３） ７０７
摘要 ： 文应 用有 限元软 件 对 某柴 油机 的机 体 的 装 配模 型进 行 分 析 ， 实测 结果 吻合 较 本 与
好， 为该机体的改进设计提供可靠的理论依据。 关键词 ： 有限元； 机体； 改进设计 中图分 类号 ：Ｋ ２ ． 文献标 识 码 ： 文章 编号 ：６３ ３７２０）３— ０２ ３ Ｔ ４３ １ Ｂ １７ —６９（０６０ ０ １ —０
Ｔｈ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｆＦＥＡ ｎ ｔ ｅ Ｉ ｅ Ａｐ ｌ ｔｏ ｏ ｃ ｏ ｈ ｍｐｒ ｖ ｍｅ ｓｇ ｏ ｏ ｅ ｎｔＤｅ ｉ ｎ ｆ ｒ
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Ｌｉ Ｍ ｅ ｇ ｏ ｇ Ｗ ＡＮＧ Ｌｉ ｕ ｎ ｈ ｎ Ｉ Ａｉ ２
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的位置 ， ３ 表 列出了有限元的分析结果和实测结果 。
量 Ｇａ Ｐ
１６ ２ ７ ２ ０３ ． ０３ ．
前 端
４
２２ 有 限元模型 的 建立 ． ２２ １ 网格 的划分 ．．
由于气缸垫是薄壁零件 ， 采用带有 中节点的三 角形面单元剖分 ， 其他零件均采用 四面体十节点单 元进行剖分。 ２２２ 计算工况的选择 ．． 发动机的机体主要受到由爆发压力引起的脉动
—３ ７ ６．
实 测值
—３ ４ ３．４
载荷的作用 ， 故选择缸 内爆发的情况作为计算工况 ， 计算机体在载荷 、 螺栓预紧力 和各部件之间接触等
共同作用下 的应 力分布情况 ， 此工况 为工作 工况。
图 ２ 机体上部分测点位置
同时为 了模型的标定 ， 计算预紧工况下的应力分布 ，
此时机体仅受到预紧力 和各部件之间接触 的作用 ， 此 工况 为预 紧工 况 。
分别 沿 １ 一缸 、一缸 中心线 并 垂直 于主轴 承 孔 ２
中心线方向将机体剖开 ， 采用得到 的两个半缸 的实
体为简化 的计算模 型。在机体模 型上装配主轴承
图 １ 简化机体的装配模型
作者 简介： 刘猛洪（９６一）男 ， １７ ， 内燃机专业在读研究生 。
收稿 日期 ：０６ ３ ４ ２０ —０ —２
维普资讯 http://www.cqvip.com
２Ｏ 年第 ３ Ｏ６ 期
刘猛洪 ， 有限元法在柴油机机体改进设计中的应用 等：
・ｌ ３・
表 １ 机体的材料特性
材料 强度极 疲 劳极 弹性模 泊松 比 限 ＭＰ 限 Ｍ ａ ａ Ｐ
ＨＩ ５ ．０ ２ Ｚ １９ Ｌ０ ２０ ５ ２５ ４ ５ ６ ４ ０
自 有度约束和 Ｙ方 向的位移约束。在全部 的剖切 面上加 对称 约束 。 ２２３２ 载荷条件 ．．． 、 利用接触单元来模拟螺栓 的预紧工况 ， 通过调 整螺栓的过盈量 ， 使螺栓 的最大主应力达到螺栓 屈 服极限的 ７ ％， ０ 以此来 确定 螺栓接触面 的过盈量 ；
计算值
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２Ｏ 年第 ３ 总第 ９ 期 ） ０６ 期（ ３
内燃机与动力装置
Ｉｃ Ｅ＆Ｐｗ ｒｌ ｔ ．． ｏｅ ａ ｐｎ
２Ｏ ０６年 ６ 月
【 设计计算 】
有限元法在柴油机机体改进设计中的应用
刘猛 洪 汪 爱 丽 ，
（ 山东济 宁职 业技 术 学院汽 车工 程 系 ， 东 济 宁 山
．
１ 概 述
为提高某柴油机的产品质量 ， 欲将该机型的铸 铁机体改为铝合金机体 ， 为此对机体进行强度分析。 本文运用 Ｃ Ｅ软件 Ｉ ｅｓ Ａ —Ｄａ 对原机体进行分析 ， 并 进行实验测试 ， 通过对 比分析 ， 为该机体 的改进设计 提供可靠 的理论依据。
盖、 气缸 垫 、 缸 套 与气 缸 盖 模 型 ， 气 气缸 盖 模 型 与机
２２ ３ 边 界条件 的确定 ．．
从表 ３ 的数据可 以看出 ， 有限元 的分析结果与 实测结果误差较小 ， 由此表明上述建立的有限元模 型具有较高 的精度 ， 满足工程要求 。 表 ３ 计算值与实测值比较
序号
１
２ ２３１ 约束条件 ．．．
在机体和油底壳结合 面处采 用 Ｘ Ｚ三个位移 Ｙ
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体模型一致 ， 同样 取两个半缸实体 。并且根据等刚 度的原则 ， 简化气缸盖模型。最终得到的计算模型 如图 １ 所示。表 １ 给出了机体材料的特性。
百度文库
２ 分析模型
２ １ 分析 模型 的简 化 ．
由于机体受力状况较为复杂 ， 在分析中必须考 虑其余零部件对机体 的作用 ， 同时受硬件条件 的限 制， 采用整体模型必然会影响到计算效率甚至无法 计算 ， 故对计算模型进行简化。
２２３） ７０７
摘要 ： 文应 用有 限元软 件 对 某柴 油机 的机 体 的 装 配模 型进 行 分 析 ， 实测 结果 吻合 较 本 与
好， 为该机体的改进设计提供可靠的理论依据。 关键词 ： 有限元； 机体； 改进设计 中图分 类号 ：Ｋ ２ ． 文献标 识 码 ： 文章 编号 ：６３ ３７２０）３— ０２ ３ Ｔ ４３ １ Ｂ １７ —６９（０６０ ０ １ —０
Ｔｈ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｆＦＥＡ ｎ ｔ ｅ Ｉ ｅ Ａｐ ｌ ｔｏ ｏ ｃ ｏ ｈ ｍｐｒ ｖ ｍｅ ｓｇ ｏ ｏ ｅ ｎｔＤｅ ｉ ｎ ｆ ｒ
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的位置 ， ３ 表 列出了有限元的分析结果和实测结果 。
量 Ｇａ Ｐ
１６ ２ ７ ２ ０３ ． ０３ ．
前 端
４
２２ 有 限元模型 的 建立 ． ２２ １ 网格 的划分 ．．
由于气缸垫是薄壁零件 ， 采用带有 中节点的三 角形面单元剖分 ， 其他零件均采用 四面体十节点单 元进行剖分。 ２２２ 计算工况的选择 ．． 发动机的机体主要受到由爆发压力引起的脉动
—３ ７ ６．
实 测值
—３ ４ ３．４
载荷的作用 ， 故选择缸 内爆发的情况作为计算工况 ， 计算机体在载荷 、 螺栓预紧力 和各部件之间接触等
共同作用下 的应 力分布情况 ， 此工况 为工作 工况。
图 ２ 机体上部分测点位置
同时为 了模型的标定 ， 计算预紧工况下的应力分布 ，
此时机体仅受到预紧力 和各部件之间接触 的作用 ， 此 工况 为预 紧工 况 。
分别 沿 １ 一缸 、一缸 中心线 并 垂直 于主轴 承 孔 ２
中心线方向将机体剖开 ， 采用得到 的两个半缸 的实
体为简化 的计算模 型。在机体模 型上装配主轴承
图 １ 简化机体的装配模型
作者 简介： 刘猛洪（９６一）男 ， １７ ， 内燃机专业在读研究生 。
收稿 日期 ：０６ ３ ４ ２０ —０ —２
维普资讯 http://www.cqvip.com
２Ｏ 年第 ３ Ｏ６ 期
刘猛洪 ， 有限元法在柴油机机体改进设计中的应用 等：
・ｌ ３・
表 １ 机体的材料特性
材料 强度极 疲 劳极 弹性模 泊松 比 限 ＭＰ 限 Ｍ ａ ａ Ｐ
ＨＩ ５ ．０ ２ Ｚ １９ Ｌ０ ２０ ５ ２５ ４ ５ ６ ４ ０
自 有度约束和 Ｙ方 向的位移约束。在全部 的剖切 面上加 对称 约束 。 ２２３２ 载荷条件 ．．． 、 利用接触单元来模拟螺栓 的预紧工况 ， 通过调 整螺栓的过盈量 ， 使螺栓 的最大主应力达到螺栓 屈 服极限的 ７ ％， ０ 以此来 确定 螺栓接触面 的过盈量 ；
计算值
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２Ｏ 年第 ３ 总第 ９ 期 ） ０６ 期（ ３
内燃机与动力装置
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２Ｏ ０６年 ６ 月
【 设计计算 】
有限元法在柴油机机体改进设计中的应用
刘猛 洪 汪 爱 丽 ，
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．
１ 概 述
为提高某柴油机的产品质量 ， 欲将该机型的铸 铁机体改为铝合金机体 ， 为此对机体进行强度分析。 本文运用 Ｃ Ｅ软件 Ｉ ｅｓ Ａ —Ｄａ 对原机体进行分析 ， 并 进行实验测试 ， 通过对 比分析 ， 为该机体 的改进设计 提供可靠 的理论依据。
盖、 气缸 垫 、 缸 套 与气 缸 盖 模 型 ， 气 气缸 盖 模 型 与机
２２ ３ 边 界条件 的确定 ．．
从表 ３ 的数据可 以看出 ， 有限元 的分析结果与 实测结果误差较小 ， 由此表明上述建立的有限元模 型具有较高 的精度 ， 满足工程要求 。 表 ３ 计算值与实测值比较
序号
１
２ ２３１ 约束条件 ．．．
在机体和油底壳结合 面处采 用 Ｘ Ｚ三个位移 Ｙ