柴油发动机活塞静强度分析

马斌　邵微　陈秉智

摘要：针对铁路运输向高速重载方向发展对机车发动机性能要求不断提高的问题，为确保柴油发动机工作的可靠性，对其活塞进行静强度分析.用HyperMesh建立某柴油发动机活塞的三维有限元模型，利用ANSYS对其进行有限元分析.综合考虑热负荷与机械负荷的耦合作用，确定活塞最大应力和最大应变分布的危险部位.分析结果可以为铁路机车柴油发动机活塞设计提供参考.

关键词：机车； 柴油发动机； 活塞； 温度载荷； 接触； 应力

中图分类号： U262.11； TB115.1

文献标志码：B

0 引 言

活塞是柴油发动机的核心部件之一，其结构参数在很大程度上影响发动机的可靠性和寿命.在正常工作中，柴油发动机活塞承受高温高压，工作条件恶劣，一旦损坏，可能引起发动机其他零件的严重破坏，甚至影响整个系统运行.因此，有必要对活塞进行强度校核.[1]

本文根据活塞的几何模型，利用HyperMesh建立活塞的有限元模型，设置活塞头与活塞销座以及螺栓与垫片和活塞销座之间的接触对.建模的难点是模拟活塞销对活塞销座的非均布压力，在HyperMesh中以非线性方程的形式向螺栓销座施加非均布压力，并用ANSYS进行有限元计算分析.在ANSYS中对模型施加温度载荷，耦合机械负荷与热负荷，设置接触参数，采用基于接触的活塞有限元模型校核活塞的静强度.[2]

结果表明，在最恶劣的工况下，活塞的静强度依然符合要求，然而螺栓的工作应力与其屈服强度接近，存在一定的危险……