柴油发动机动力学分析

为获得发动机运行时关键部件的运行情况,以多刚体系统动力学理论与虚拟样机试验技术为基础,用Pro/E三维建模软件建立某柴油发动机的几何模型,并通过动力学仿真软件MSC Adams对该发动机进行动力学仿真,获得曲柄连杆机构、进排气机构等部件的关键运动学、动力学参数,该仿真为进一步分析和设计柴油发动机奠定基础.     

基于RecurDyn和AnsysWorkbench的活塞强度分析

本文联合采用RecurDyn与AnsysWorkbench软件对某曲轴系的活塞进行分析,研究该活塞的强度特性。为活塞的结构改进提供参考依据。     

基于道路谱的汽车底盘静强度分析

基于道路谱的半分析载荷对某汽车底盘进行静强度分析.采集实车在试车场各种恶劣行驶环境下的道路谱,作为整车动力学分析的载荷条件.建立刚柔耦合的整车多体动力学模型,基于柔性体模态应力恢复获取分析部件连接点的载荷,并作为有限元分析的输入载荷.应用惯性释放法进行静力学强度分析,得到底盘部件的应力分布特征,据此确定薄弱区域.相对于全分析载荷,半分析载荷的强度分析能更有效预测底盘部件薄弱区域.     

基于RecurDyn和Ansys Workbench的活塞强度分析

本文联合采用RecurDyn与AnsysWorkbench软件对某曲轴系的活塞进行分析，研究该活塞的强度特性。为活塞的结构改进提供参考依据。     

挖掘机工作装置的静强度仿真分析

针对反铲液压挖掘机工作装置在强度设计时,边界条件设定困难,且计算工况选择过于简单的问题,为了准确地找到工作装置的危险截面,采用Workbench软件建立了工作装置的有限元模型,对不同位移边界条件进行了理论分析和仿真对比,并通过应力试验进行验证,最后针对多种工况对工作装置进行有限元分析.结果表明简支梁位移边界条件更符合实际情况,且复合工况下斗杆的受力更大.仿真结果与实验数据比较吻合,找到了工作装置较精确的危险截面,可以为同类工程机械的强度分析提供一定的参考.     

某地铁车体静强度分析及试验验证

为优化某地铁中间车结构,缩短设计周期,建立车体有限元分析模型;依据EN 12663 2010标准,计算车体有限元模型在主要工况下的应力分布,并将仿真结果与试验数据进行对比分析.大多数点的仿真结果与试验数据很接近,误差大多数在10%以内,表明计算建模可靠;同时发现个别误差较大点所在位置,分析误差产生的原因.     

数字式气体活塞压力计的活塞系统设计

介绍了数字式气体活塞压力计的关键部件——活塞系统的设计方法,详细阐述了活塞系统的设计原则、材料的选择以及关键尺寸的设计,并通过了活塞系统性能指标和数字式活塞压力计性能指标的验证,为数字式活塞压力计技术的迅速发展提供了理论依据.     

基于迭代Reference Governor的自由活塞发动机活塞运动控制

精确的活塞运动控制是实现自由活塞发动机(free piston engine,FPE)安全可靠运行的前提,本文的主要研究内容是带有约束的FPE活塞运动控制.根据活塞运动控制问题描述,建立了FPE面向控制的非线性离散模型;设计状态反馈控制器,通过控制循环喷油量使活塞运动位置跟踪期望值;针对电磁负载变化引起的活塞运动瞬态波动超出安全约束的问题,考虑闭环系统非线性隐式的特点,在不改变原状态反馈控制的框架下,提出基于牛顿迭代的Reference Governor来调节负载,保证系统运动满足安全约束.所提出的控制方法为带有约束FPE活塞运动控制提供解决方案的同时,扩展了Reference Governor算法在隐式系统的应用.通过MATLAB与AMESim联合仿真验证了控制方法的有效性.     

柴油机活塞碗参数化建模方法及在优化设计中的应用

为解决活塞碗排放优化过程中的参数驱动问题,提出一种柴油机活塞碗的参数化建模方法。该方法能够确保在活塞碗轮廓线变形过程中燃烧室的控制容积不变,以满足恒定压缩比的要求。采用CAESES建立活塞碗的参数化模型,在CONVERGE中对活塞碗内的燃烧进行分析,使用CAESES的遗传算法驱动优化流程,通过案例验证该方法的有效性。结果表明：遗传算法对活塞碗进行4代优化后得到的算例最佳,NOx浓度降低66%,Soot浓度降低78%。     

柴油机缸盖有限元分析

用Abaqus将对流热边界耦合至固体传热计算中,得到柴油机缸盖的温度场.在此基础上进行预紧力和爆发压力-热应力2种工况的数值仿真.仿真结果可以帮助确定各影响因素造成的缸盖应力集中的主要位置,为结构设计和改进提供参考.     

Precise piston trajectory control for a free piston engine

A free piston engine removes the mechanical constraint on the piston motion by eliminating the crankshaft. The extra degree of freedom offers many advantages for reducing fuel consumption and emissions. Nevertheless, stability and robustness of the engine operation has been affected in the meantime. To ensure smooth engine operation, an active motion controller, which utilizes robust repetitive control, was developed previously to regulate the piston motion of a hydraulic free piston engine to track pre-defined trajectories. However, the long piston stroke length, high operating frequency and system nonlinearity impose challenges to precise piston motion control. Therefore, feedforward controllers are investigated in this paper to complement the repetitive control to further improve the tracking performance. The first feedforward design involves the inversion of a linear plant model that describes the dynamics of the engine operation, and the second design is based on the flatness approach, which involves the inversion of a nonlinear model of the system. The two feedforward controllers are designed and implemented on the free piston engine. The experimental and simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed control under various operating conditions and reference piston trajectories.     

非道路用增压柴油机曲轴三维有限元分析

针对非道路用柴油机增压改进中的零件强度校核问题,建立非道路用增压柴油机曲轴组件三维有限元分析模型,对曲轴进行三维非线性有限元分析,并基于第3强度理论屈服条件计算曲轴关键部位的疲劳安全因数．结果表明：SNH4102Z型非道路用增压柴油机曲轴满足强度要求,曲柄与曲臂过渡圆角处的安全因数较低,是比较危险的部位．     

船用柴油机连杆结构有限元分析

对一种新型连杆进行结构有限元及疲劳分析,计算连杆在不同载荷下的变形以及应力分布,进而得到连杆的疲劳安全因数.通过动力学计算求得连杆在上止点时小端的受力,并得出连杆相对于曲柄销中心的加速度和旋转角速度.基于Abaqus对连杆的1/4模型进行静力学计算,得到连杆的轴向变形量、应力以及接触面的接触压力.对所有节点在所有工况下的等效应力进行组合分析,求得每个节点的最大应力幅值,而后得到连杆的疲劳安全因数.连杆的最大压缩量小于1.14 mm,最大伸长量小于0.86 mm,最大主应力、接触压力小于材料的屈服极限,疲劳安全因数大于2.14,因此该连杆满足设计要求.     

发动机螺栓连接强度有限元分析

用ANSYS校核6缸发动机的连接螺栓和飞轮的强度,结果表明:在预紧工况和最大扭矩工况下,连接螺栓的受力情况基本相同,飞轮的峰值应力出现在飞轮螺纹附近;当螺栓的拧紧力矩为95 N.m时,飞轮螺纹附近区域的最大拉应力为242 MPa,满足强度要求但裕量较小,螺栓最大应力在其材料的许用应力范围内.在实际安装过程中,螺栓拧紧力矩应小于95 N.m.该仿真分析结果可为6缸发动机飞轮制造提供参考.     

柴油机负荷对曲轴疲劳寿命影响的三维有限元分析

为评估超载运行对柴油机的不利影响,以某型柴油机组成的动力装置为原始模型,设定柴油机发火顺序﹑活塞所受气体力﹑转速和输出扭矩等边界条件,用三维有限元动应力分析和疲劳寿命计算技术计算曲轴在420°缸排插入角下75%负荷、100%负荷、110%负荷和120%负荷时的疲劳寿命.结果表明在420°缸排插入角下,柴油机负荷越高,曲轴单拐的疲劳寿命区域扩大就越明显.     

Abaqus在船用柴油机研发中的应用

以某型大功率船用柴油机为研究对象,介绍Abaqus在船用柴油机开发过程中整机和零部件(固定件、运动件和受热部件等)设计仿真分析方面的应用.结果表明,基于有限元仿真分析的现代设计方法在船用柴油机开发中起到非常重要的作用.     

Online calibration of combustion phase in a diesel engine

In this work, an online calibration mechanism is proposed for the combustion phase in a diesel engine. In particular, a simplified event-based engine model, of which the output predicts the optimum combustion phase, is used to aid the calibration, and the model is updated online along with the engine operation to keep the integrity high so as to improve the quality of optimum combustion phase prediction. It is found this mechanism can be applied to develop an online automated calibration process when the engine system shifts to a new operating point. Engine test results are included to demonstrate the effectiveness of the proposed mechanism.