伍 鹏，赵建华，刘 琦，冯 义

( 海军工程大学 动力工程学院， 武汉 430033)



【基础理论与应用研究】

基于热-机耦合的柴油机气缸盖强度研究

伍 鹏，赵建华，刘 琦，冯 义

( 海军工程大学 动力工程学院， 武汉 430033)

采用有限元分析软件ANSYS分析了某型柴油机缸盖的温度场分布和缸盖热应力以及缸盖在机械载荷作用下的应力场，然后运用热-机顺序耦合的方法，将热负荷和机械载荷同时加载于缸盖，研究其在多种载荷作用下的应力场和变形情况。研究结果表明：缸盖温度最高点和热应力最大值出现在火力面鼻梁区和靠近排气门的喷油器座孔的一侧；热-机耦合应力作用下，缸盖的最大应力点出现在两个进气门之间的鼻梁区和两个排气门之间的鼻梁区，缸盖承受的最大拉应力未超过材料的许容拉应力；缸盖的最小疲劳安全系数和最小疲劳寿命均满足设计要求。

缸盖；有限元；温度场；顺序耦合；应力场

近年来随着柴油机功率密度的不断提高，气缸盖的可靠性已成为衡量柴油机耐久性的重要指标之一[1]。而影响缸盖的可靠性的关键性因素中，刚度或者强度不足(如火力面鼻梁区产生热裂纹以及疲劳应力等)是目前普遍关注的热点。由于气缸盖在工作中会同时受到较强的机械负荷和高的热负荷，只对其进行单独的热分析或机械分析意义不大。因此，研究缸盖在热-机耦合作用下的应力情况，对研究其失效形式和结构优化有重要意义[2]。

鉴于该型气缸盖结构紧凑的特点，对缸盖整体进行实体建模，再针对缸盖热-机耦合问题建立有限元计算模型，分析耦合作用下结构强度与刚度的情况，为气缸盖设计、优化提供了参考依据。……