对柴油机气缸盖的强度和可靠性研究,发达的工业强国早早地就使用了比较先进的计算分析方法,比如使用有限元法和边界元法对柴油机的零部件进行校核研究。同时,美国、英国、德国等发达国家一直都不惜耗费大量的人力物力财力专注于研究柴油机的强度以及可靠性。例如俄罗斯莫斯科国立技术大学、中央发动机研究所,以及美国、德国的公司、大学、研究中心以及发动机的设计制造厂家一直在尝试利用各种不同的方法,从各个方面对柴油机的强度问题进行深入研究,对发动机的所有零部件进行了深入的理论研究,在此基础上还进行了大量的计算,并根据计算结果进行了很多模拟现实的实验,实验结果又极大地促进了理论研究的发展。这些大量的很实用的研究成果。对实际生产提供了很强的指导作用,也极大地提高了内燃机的强度和可靠性。从这些我们就很容易可以理解为什么国外的发动机的使用寿命普遍都很长,而且发动机的工作状况极其稳定。即使这样他们还在加紧自己的研究步伐,使得发动机的性能还在不断提高。影响柴油机气缸盖的强度的因素比较复杂,使用不同的材料和结构对柴油机的可靠性有很大的影响,对于关键性的技术,国外的公司都对外保密。所以,关于内燃机强度和可靠性的研究任重而道远,需要我们花费大量人力物力去深入研究。83963
2国内对气缸盖的研究现状
国内的研究人员主要利用有限元法,同时结合试验来分析来探索发动机气缸盖的强度和可靠性问题。随着社会飞速发展,计算机的处理能力和计算机软件的开发也在迅猛发展,同时国家对科研工作也越来越重视,科研条件有了很大的改善,国内的研究人员有了很好的硬件设施的支持,对发动机气缸盖的热应力、机械应力场等问题利用有限元分析法进行了深入分析,也取得了很多令人欣慰的成果。先利用三维建模软件建立气缸盖的三维模型,再利用有限元分析软件,在几何模型自动生成节点和单元划分网格,由于气缸盖结构结构比较复杂,划分的网格数量极大,确定气缸盖的温度场一般用实验和计算相结合的方法。以前由于条件限制,仅仅对气缸盖单独施加边界条件进行分析,这样就导致分析结果过于片面,与实际情况有较大出入。现在条件允许,可以将缸体和螺栓加载到气缸盖上整体分析,对气缸盖上的受力情况模拟的精确度极大提高了。现在研究人员已经逐渐开始注重高温对缸盖材料性能的影响,虽然这些研究才刚刚起步,但这是一个极好的趋势。以前对气缸盖的研究校核主要着重于其所受的热应力,现在已经发展到综合研究缸盖的热应力和机械应力。虽然国内利用有限元分析校核零件的技术已经成熟了很多,但对柴油机气缸盖的强度校核分析仍然存在很多问题,,由于气缸盖的结构复杂,边界条件繁多,这些问题在气缸盖上的表现更为突出。主要存在下列问题:论文网
(1)在利用有限元分析软件对发动机零部件进行网格划分时,由于国际上对于这个还没有统一的标准,所以我们只能根据经验并结合实际情况来设计和决定网格的密度和计算精度。
(2)对于气缸盖这类结构比较复杂的零件,有限元分析软件只能生成简单的四面体单元网格,其计算精度较低。若要提高精度,就需要提高网格的密度或者划分六面体网格,这无疑会增加很多计算量。虽然六面体网格可以减少计算量,提高计算精度,但是应用现在的技术条件我们还不能利用软件来自动划分六面体网格。
(3)由于内燃机零部件的工作状况很复杂,想要准确的确定其全部边界条件极其困难。特别是分析零部件温度场的时候这个问题更加明显地显现出来。