曹良丹　于艇　沈栋平　周唯儒

基于数值传热学基本理论，本文建立了某型号涡轮增压器壳体有限元模型，采用Abaqus/CAE软件对涡轮增压器壳体进行瞬态热应力分析，计算中热边界条件随工作循环的变化趋势由试验提供；仿真获得了涡轮壳体瞬态温度场和热应力分布，温度场分布在第二个工作循环后趋于稳定，对后续快速计算涡轮壳体结构分析提供了方法；进而计算出涡轮壳体关键部位等效塑性应变（PEEQ）分布，并对涡轮壳体的热机械疲劳进行了初步评估。

一、前言

涡轮增压器主要由涡轮机和压气机等构成，其将发动机排出的废气引入涡轮机，利用废气的能量推动涡轮机旋转，由此驱动与涡轮同轴的压气机实现增压。涡轮机进气口与发动机排气歧管相连，排气口则接在排氣管上；压气机进气口与空气滤清器相连，排气口则接在进气歧管上。

涡轮增压器工作过程中，涡轮壳体总是承受随发动机曲轴转角变化而变化的温度载荷，在交变温度和交变应力的耦合作用下，涡轮壳体不断累积的塑性变形容易导致裂纹萌生、扩展甚至断裂。所以本文对涡轮壳体在交变温度载荷作用下的应力及应变分布进行仿真，进而对涡轮壳体的热机械疲劳进行了初步评估和预测，这对实际工程应用具有重要作用和重大的指导意义。

二、几何模型

本文以某型号涡轮增压器壳体为研究对象，利用CATIA软件生成三维几何模型，如图1所示。热量主要以热传导、热对流和热辐射三种方式进行传递，结合涡轮增压器工作原理、结构组成等特点，此次仿真中忽略热辐射对其温度及热应力的影响，故部件热量传递路径为：（1）涡轮增压器壳体内流体与壳体的强制对流换热；……