谢琰，席明智，刘晓丽

（1.长安汽车动力研究院，重庆400021；2.内蒙古工业大学能源与动力工程学院，呼和浩特014010；3．渤海船舶职业技术学院，葫芦岛市125000）

活塞热疲劳分析

谢琰1，席明智2，刘晓丽3

（1.长安汽车动力研究院，重庆400021；2.内蒙古工业大学能源与动力工程学院，呼和浩特014010；3．渤海船舶职业技术学院，葫芦岛市125000）

用Pro/E建立活塞几何模型，在ANSYS单元库里选取热结构耦合单元，对模型网格进行优化，并对活塞温度场进行标定，然后进行热机耦合分析计算，得到活塞温度场、热应力场和变形。计算结果表明，在低频热疲劳下，活塞循环次数最少约是1 120 000次，这为活塞的结构改进和优化提供了依据。

活塞 热应力 热变形 热疲劳

1 引言

某些情况下，在发动机的受热零部件中，活塞的热应力可能比燃气爆发压力造成的机械应力要大好几倍。随着活塞温度的提高，对于铝合金活塞，当温度达到300℃时；材料的抗拉强度会下降22%，当超过350℃时，则抗拉强度将下降到原来的一半。如果活塞的热应力和热变形过大，就会造成发动机不能正常运转，所以活塞的热负荷仍然是一个不容忽视的问题[1]。由于热应力是活塞总应力的主要来源，热膨胀变形在活塞总变形中占绝对主导地位，而机械负荷的作用仅使活塞边缘向内弯曲、抵消边缘向外的热膨胀变形，贡献很小[2]。因此，针对活塞进行热疲劳分析。

为了取得精确的缩口四角ω燃烧室活塞的热负荷状况，首先严格按照图纸建立活塞几何模型，对所建活塞模型温度场与实测特征点进行了温度值的对标，最终通过ANSYS软件计算得到活塞的热应力和热变形，分析低频热疲劳下活塞的寿命。……