霍心达， 郑明军， 吴文江

(石家庄铁道大学机械工程学院，河北 石家庄 050043)

0 引言

活塞作为发动机最主要的受力件和往复运动件，直接影响着发动机的排放性能和工作可靠性。随着对发动机节能和环保要求的不断提高，活塞高温、高压的工作环境变得更加恶劣，因此，在设计阶段对活塞进行仿真分析，有利于分析了解其性能状况，缩短其设计周期。在现代工程机械结构分析与优化领域，CAE分析是解决复杂工程分析计算问题的有效途径，在强度、刚度及可靠性分析计算等方面得到了越来越广泛的应用［1］。其完整过程包括:模型数据的导入、几何修复与模型简化、网格划分、质量检查与网格调整、材料定义、边界条件设定、载荷施加和文件输出与结果读取。现基于HyperWorks软件模块对构建的活塞模型进行了模态分析，本文工作主要抓住网格划分、质量检查评估和模态分析计算三个方面。其中网格划分涉及单元形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素，其模型仿真所用时间的60%会用在这里［2］。针对这种情况，文章着重对活塞网格划分策略进行了分析阐述。

1 活塞网格划分策略

有限元网格划分就是对结构进行离散化，将复杂对象用有限个易于分析的单元来表示，单元之间通过有限个节点相互连接，然后根据确定的边界条件利用求解器分析求解［3］。其数学描述为:将问题的求解域划分为一系列靠节点连接的单元，单元内任一点(a，b，c)的场变量需通过选定的插值形式由单元结点值插值求得，即