基于非线性的发动机气缸垫密封性能研究

李卫民，唐兆丰，姜 凯

（辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁 锦州121001）

1 引言

近年来，随着计算机性能的提升，利用计算机为辅助工具对复杂产品进行有限元分析的虚拟仿真技术，被广泛应用在各个领域中。尤其是在汽车工程领域，各大生产厂商都将有限元技术作为研发的基础。但是在发动机密封性能的研究中，绝大多数的工程技术人员只考虑了线性因素对其进行有限元分析。通过实验表明这种方法得到的结果是不具有参考价值的，因为发动机气缸垫是典型的具有高度非线性的零件，但是很多工程技术人员却没有注意到这一分析上的疏忽带来的影响。此次研究以某汽油发动机以及配套的金属气缸垫片为例，在螺栓预紧力作用下考虑非线性因素对其影响，并将分析所得结果与实验数据进行对比，验证分析结果的精确性。同时，对于金属垫片提出了一种全新的分析方法，并且验证了方法的可行性与精确性。

2 虚拟仿真分析

2.1 非线性条件表现

以某汽油发动机及其配套金属气缸垫片为例进行考虑非线性的有限元分析，其中金属气缸垫片为三层气缸垫片通过铆钉连接。对其进行加载卸载实验可以发现，在卸载过程中曲线没有沿着加载过程中的曲线进行卸载，其在厚度方向上表现出高度的非线性性，加载卸载曲线如图1所示。因此，使用线性的分析方法对其进行与有限元的虚拟仿真，得到的结果必然是无法准确反应出实际的工作情况。……