(4)Calculating the piston’s mechanical stress under the maximum explosion pressure。 And concluding deformation distribution by doing finite element analysis about piston’s stress field using ANSYS。

(5)Making a use of the finite element method to analysis thermo-mechanical couple under the function of heat load and mechanical load and concluding deformation distribution on the basis of thermal analysis and stress analysis。

I make some valuable conclusions by doing the finite element  analysis  on  the piston’s thermal load, mechanical load and thermal-mechanical coupling。 The conclusions are as follows:。 First, the piston’s head is mainly affected by thermal stress。 Then, the main effect of mechanical load is on the pin。 What’s more, the main reason for the piston’s deformation is the effect of heat load。

Key words: piston; finite element; temperature field; stress field; thermo-mechanical couple

目 录

第一章 绪论 1

1。1 课题研究的背景及意义 1

1。2 课题研究的现状 2

1。2。1 活塞有限元模型的建立 2

1。2。2 确立活塞的边界条件 3

1。2。3 活塞数值模拟方法的分析研究 4

1。3 本课题的主要研究内容及方法 5

1。4 小结 6

第二章 活塞强度分析的理论基础 7

2。1 热分析的基本原理 7

2。1。1 温度场 7

2。1。2 导热理论 7

2。1。3 对流换热理论 9

2。1。4 辐射换热理论 11

2。2 有限元分析与 ANSYS 软件基本介绍 11

2。3 有限元求解问题的基本步奏 12

2。4 小结 12

第三章 活塞的温度载荷分析 13

3。1 4L88 柴油机的相关参数及活塞模型建立 13

3。1。1 机型简介和相关参数 13

3。1。2 活塞模型的建立 14

3。1。3 活塞有限元网格划分 15

3。2 热边界条件的确定 17

3。2。1 顶部热边界条件的确定 17

3。2。2 火力岸与环槽区域的边界条件 18

3。2。3 活塞内腔、销孔、裙部等区域的边界条件 18

3。3 活塞温度场的有限元求解 20

3。4 活塞热应力的分析求解 21

3。5 活塞在热载荷下的形变分布 22

3。6 本章小结 23

第四章 活塞的机械载荷分析 24

4。1 机械载荷的求解 24

4。1。1 活塞顶部的气体力 24

4。1。2 活塞运行时的往复惯性力