船舶柴油机活塞的热疲劳强度分析

运用ＡＤＩＮＡＴ／ＡＤＩＮＡ有限元程序分析了船舶柴油机活塞的三维温度和三维应力应变场,并采用带中央环状缺口的圆柱型试件在单轴疲劳试验机上进行了热疲劳寿命模拟试验,根据高温强度理论归纳了当量应变评价准则并将一准则用于柴油机活塞的寿命预测,并证实了同相热疲劳模式预测结果是合适的。     

船舶柴油机活塞的热疲劳裂纹扩展评定

运用ADINAT／ADINA有限元程序分析了船舶柴油机活塞的三维温度场和三维应力应变场，并采用带中央环状预裂纹的圆柱形试件在单轴疲劳试验机上进行了热疲劳裂纹扩展寿命模拟试验，根据高温度理论和断裂力学理论归纳了当量J积分范围评分准则，并将这一准则用于活塞的裂纹扩展寿命分析和安全性评定，评定结果具有普遍参考价值。     

基于FEMFAT的柴油机活塞低周热疲劳寿命预测

我们应用abaqus有限元分析软件,对某型柴油机活塞进行了起停工况下活塞温度场、材料高温下塑性及蠕变性能的应力应变场计算。采用FEMFAT疲劳分析软件进行了活塞低周热疲劳寿命的预测,分别考虑了疲劳及蠕变损伤的影响,为柴油机活塞的研发及结构改进设计提供参考。     

柴油机受热零件的低周热疲劳寿命预测

本文首先分析船用柴油机热载荷的加载情况，然后确定强载零件的应力－应变迟滞循环；在此基础上用应变范围区分理论和滞回能范围理论，预测受热零件的低周热疲劳寿命。并和因低周热循环损坏的机器零件进行了比较，说明两个方法都具有一定的精确性。这是由于二者都考虑了疲劳和蠕变的交互作用。     

销孔铜套结构参数对活塞疲劳寿命的影响分析

为了减小热机载荷对活塞疲劳寿命的影响,以一款非道路柴油机为研究对象,建立了活塞疲劳寿命模型,并通过活塞温度场试验验证了模型的准确性。通过单因素试验确定了不同因素的取值范围,并利用Plackett-Burman试验设计分析了各个因素对活塞热–机耦合应力的影响权重及分布规律。将影响权重较大的因素引入Box-Behnken多因素优化算法,以提高活塞疲劳寿命为优化目标,得到销孔铜套最优结构参数。综合研究表明,优化后的方案与原方案相比,热–机耦合应力降低了56.86 MPa,降幅达28.75％;活塞疲劳寿命提高了6.46×10⁹次,提高幅值为448.61％。合理增加铜套水平椭圆度、内侧直径增量、摩擦副之间的摩擦系数和铜套–销间隙,可以有效减少活塞热–机耦合应力,提高活塞的疲劳寿命。     

有限元分析与疲劳评价在活塞开发中的应用

应用ANSYS结构分析和FE-SAFE疲劳分析软件,对某型柴油机活塞结构进行了三维有限元计算,求得活塞温度场和综合应力场;分析结果经疲劳分析软件处理,以云图方式显示出活塞的疲劳循环次数和安全系数。     

三维有限元分析在发动机改进设计中的应用

为解决双缸水平对置风冷柴油机存在的活塞环粘结问题，首先对已知温度场的同类型的TY180F发动机活塞进行了三维有限元分析，以验证数学模型的正确性；然后建立了双缸风冷柴油机的三维有限元模型，按照TY180F发动机活塞的分析过程并充分考虑风冷柴油机传热的特点确定了传热边界条件，对活塞温度场进行了有限元计算和分析。最后根据计算结果对发动机冷却系统进行了必要的改进，试验结果表明改进后的活塞能避免活塞环粘结问题的发生。     

机车柴油机活塞的技术发展与创新

简要介绍了我国机车柴油机活塞技术开发体系,即以活塞加速寿命试验技术、组合活塞仿真分析技术、活塞环槽抗磨损试验技术和组合活塞失效模式及失效原因分析技术等为核心的活塞技术开发体系,并扼要介绍了这些技术的实际应用。根据我国引进内燃机车及其先进技术消化、吸收、再创新的要求,针对引进机车柴油机活塞的特点和中速柴油机活塞发展趋势,提出机车柴油机活塞创新技术路线,并简要介绍目前的一些实践。     

柴油机缸排插入角对曲轴疲劳寿命影响的三维有限元分析

以某型柴油机组成的动力装置为原始模型,利用三维有限元动态应力分析和疲劳寿命计算技术,分析了在柴油机分别为60°和420°缸排插入角时,柴油机曲轴的疲劳寿命变化情况,得出柴油机缸排插入角对柴油机曲轴的疲劳寿命有重要影响的结论。     

汽轮机结构元件的损伤和寿命评估

提出了汽轮机转子在高应力疲劳与高温蠕变变互作用下的损伤本构模型与寿命评估方法,以及用于汽轮机转子结构分析的基本方程与变分原理,利用“间置加载”型荷载谱的特点,提出两个基本假设,并根据初始循环应力应变场对损过程中的循环应力应变场进行了有效描述,可对汽轮机转子结构寿命进行评估。     

Engine and winter road test performances of used cooking oil originated biodiesel

Biodiesel is a renewable and environmentally friendly alternative fuel that can be used in Diesel engines with little or no modification. Low cost feedstocks, such as waste oils, used cooking oil and animal fats, are important for low cost biodiesel production. The objective of this study was to investigate the engine performance and the road performance of biodiesel fuel originated from used cooking oil in a Renault Mégane automobile and four stroke, four cylinder, F9Q732 code and 75 kW Renault Mégane Diesel engine in winter conditions for 7500 km road tests in urban and long distance traffic. The results were compared to those of No. 2 Diesel fuel. The results indicated that the torque and brake power output obtained during the used cooking oil originated biodiesel application were 3–5% less then those of No. 2 Diesel fuel. The engine exhaust gas temperature at each engine speed of biodiesel was less than that of No. 2 Diesel fuel. The injection pressures of both fuels were similar. Higher values of exhaust pressures were found for No. 2 Diesel fuel at each engine speed. As a result of the No. 2 Diesel fuel application, the engine injectors were normally carbonized. After the first period, as a result of winter conditions and insufficient combustion, carbonization of the injectors was observed with biodiesel usage. As a result of the second period, since the viscosity of the biodiesel was decreased, the injectors were observed to be cleaner. Also, no carbonization was observed on the surface of the cylinders and piston heads. The catalytic converter was plugged because of the viscosity in the first period. At the second period, no problem was observed with the catalytic converter.     

G6135受热负荷零件的温度场测试研究

上海柴油机股份有限公司生产的Ｇ６１３５柴油机在试验考核中,出现第五、六缸拉缸现象。为探究原因,测试人员自行设计,改装设备,运用硬度塞法和热电偶法分别对Ｇ６１３５柴油机活塞和缸套进行温度场测试,这进一步优化和改进零部件设计提供依据。     

柴油机活塞在流域换热冷却下的温度场计算分析

活塞作为低速机中承受极高热负荷的重要部件,实现活塞的合理冷却是保证柴油机安全稳定运行的必要手段。为了丰富国内关于低速机活塞复杂冷却腔冷却问题的研究,在借鉴前人研究成果的基础上,进一步分析研究了活塞在动态流域换热冷却下的温度场分布规律。研究发现,活塞的瞬态温度场和稳态温度场分布一致,最低温度均出现在顶面中心,顶面的温度变化趋势与缸内温度场变化规律一致。同时,通过活塞流域分析可知,冷却腔壁面的温度波动主要受冷却流域与壁面对流传热系数值的影响。     

基于ANSYS的活塞温度场分析

发动机的活塞长期工作在高温、高压及高负荷的环境下,容易形成热疲劳。通过分析活塞的温度场可以对其进行有目的的设计,减小热负荷。通过利用UG对活塞进行实体建模,并结合ANSYS对其进行了合理的有限元分析,计算出活塞在冷启动工况时的三维温度场分布,为研究活塞设计提供了重要依据。     

基于数值模拟的全钢活塞温度场研究

利用有限元分析软件MSC.NASTRAN,结合活塞传热边界条件,对某新型柴油机全钢活塞温度场进行了计算。通过与传统铝活塞的对比,验证了全钢活塞及其结构的可行性,为进一步分析活塞的机械负荷及热机耦合提供依据。     

船用低速二冲程柴油机应对低硫燃油的设计发展

重点介绍了MAN柴油机公司对船用低速柴油机所做的改进设计,以解决船舶柴油机燃用低硫燃油所带来的问题,具体包括:燃烧室(活塞环、活塞头、气缸衬)和气缸润滑的改进设计。     

活塞裙润滑油膜温度场有限元分析

利用八节点等参有限单元法，对活塞裙的润滑油膜进行了温度场分析。首先给出了活塞裙的雷诺润滑方程、二阶运动方程以及油膜的能量方程。然后在给出上述方程的有限元求解表达式和步骤的基础上，对它们进行了联立求解。最后以某发动机为例，研究了其活塞裙部润滑油膜温度场在发动机运转周期内的变化。计算结果表明，油膜温度场随曲柄转角的变化而变化；活塞在上止点时，油膜温度从活塞裙上端到下端基本呈递减趋势；活塞位于行程中部时，在靠近活塞裙上端附近，出现高于边界温度的油膜温升；相同轴向位置处，周向温度几乎不变。     

增压中冷柴油机活塞温度场试验研究

为了解4100QBZL型废气涡轮增压中冷柴油机热负荷问题,实测了最大扭矩工况点和标定功率工况点下活塞顶面21个特征点,燃烧室5个特征点,火力岸、环岸和群部10个特征点的温度,并应用Matlab软件对活塞顶部测点的温度值计算模拟得到了活塞顶部的温度场分布和等温线图。结果表明,增压中冷柴油机活塞顶部不同位置的温度分布差异较大,排气侧和燃烧室喉口处温度较高,离燃烧室中心越远其温度越低。     

小型航空活塞发动机起飞工况冷却水道流场及冷却特性分析

发动机缸盖冷却的研究对于提高发动机工作可靠性和发动机综合性能具有重要的意义。根据某型小型航空活塞发动机研发的需要,利用CFX软件对发动机起飞工况下冷却水道流场及其冷却特性进行了仿真研究,分析了缸内极端高温时冷却水道和缸盖的安全区域,对不同海拔高度标准环境温度起飞工况下冷却水道流场及冷却特性进行了分析。研究结果表明,该型航空活塞发动机缸盖冷却水道的设计基本能够满足发动机的冷却要求,但缸盖冷却水道的结构还有进一步改进空间。     

高强度柴油机活塞温度与应力场有限元分析及其结构改进

结合柴油机活塞发展现状,针对某型号高强度柴油机,利用SolidWorks建立该柴油机活塞的三维模型,并用ANSYS对活塞进行有限元分析,讨论活塞在高温环境、最高燃烧压力或最大侧向力作用下的温度场、应力分布和变形情况。分析结果表明,活塞主要承受热应力和热变形,最大耦合应力在油道顶部,约270MPa,最大变形出现在活塞顶部边缘,变形量约0.08%,变形随活塞高度降低而减小,在裙部略有上升。活塞头部在销孔方向上热变形大于耦合变形,两者差值随活塞头部高度降低而减小。活塞在垂直于销孔轴线方向上的耦合变形总体上大于平行于销孔方向的耦合变形。同时,燃烧室喉口、环槽和销座处应力集中明显,针对上述薄弱区域进行结构改进,发现改进后应力值均显著降低,这些结构改进对高强度柴油机活塞设计开发具有重要指导意义。