QT300活塞的熱力耦合分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、活塞作為內(nèi)燃機(jī)中的重要零部件，其工作中承受著周期交變的氣體壓力和熱載荷，另外它還伴隨著往復(fù)慣性力、摩擦力及扭轉(zhuǎn)力等，因此長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，很容易使其出現(xiàn)材料強(qiáng)度降低、局部永久性變形和燒焦結(jié)碳等危險(xiǎn)情況，進(jìn)而可能促使整機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，另外在活塞組的一些接觸部位，例如活塞和活塞銷的接觸部位、活塞銷和活塞連桿的接觸部位，其由于受活塞交變的機(jī)械應(yīng)力作用會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中和疲勞失效的現(xiàn)象。因此考慮到這些情況，對(duì)活塞的設(shè)計(jì)要求就顯得很高?？梢酝ㄟ^(guò)活塞結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

2、設(shè)計(jì)來(lái)提高其使用壽命、疲勞可靠性、經(jīng)濟(jì)性等性能指標(biāo)，因此對(duì)活塞進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)具有很重要的意義。
　　本文針對(duì)船用QT300活塞，利用ANSYS軟件對(duì)活塞進(jìn)行了有限元分析計(jì)算，得出了其溫度場(chǎng)的變化及機(jī)械載荷下應(yīng)力集中情況，并在此基礎(chǔ)上對(duì)活塞結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，
　　本文所做的具體工作有如下幾個(gè)方面：
　　(1)利用Pro/E軟件進(jìn)行活塞模型建立，并利用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行了活塞的溫度場(chǎng)、機(jī)械載荷下應(yīng)力與變

3、形等分析計(jì)算，從而得出活塞各部位的溫度分布情況及機(jī)械載荷下應(yīng)力集中現(xiàn)象。
　　(2)根據(jù)有限元分析結(jié)果，通過(guò)當(dāng)前使用比較廣泛的遺傳算法來(lái)對(duì)活塞銷座與活塞銷進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且運(yùn)用懲罰函數(shù)法對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了局部搜索，最后利用活塞銷孔的異形設(shè)計(jì)對(duì)活塞銷孔進(jìn)行了結(jié)構(gòu)處理。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)操作使得活塞銷孔上端的應(yīng)力集中現(xiàn)象得到了明顯的改善。
　　(3)通過(guò)對(duì)活塞頭部的二維參數(shù)化建模，并利用ANSYS軟件中的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊對(duì)活塞頭部進(jìn)行了熱