应宇辰，赵建华，汪宏伟，伍 鹏

(1. 中国人民解放军91202 部队，辽宁 葫芦岛 125000；2. 海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉 430033)

0 引 言

船舶柴油机气缸套的内表面因直接受到高温燃气的冲击，会承受极高的热负荷；同时，内表面是活塞组往复运动的接触面，其在工作过程中除受到高温燃气的爆炸压力外，还受到缸盖螺栓的预载荷和活塞的侧向推力。因此，缸套在运行期间同时承受热负荷和机械负荷。如果单独计算热负荷或机械负荷，则不能很好地反映缸套的实际负荷情况。利用有限元分析软件，耦合计算缸套在温度场、应力场综合作用下的应力和变型，有利于更加精确分析缸套的疲劳寿命，为缸套的结构设计、制造、强度校核及疲劳寿命分析提供参考依据[1]。

1 气缸套有限元模型与网格

根据某型柴油机缸套几何模型的计算特点，删除部分圆角、倒角和小圆孔等对计算结果影响很小却影响网格划分的细节特征[2]，对简化后的几何模型进行分区处理，将缸套内表面及外表面按照不同的边界条件加载要求分成不同的求解区域[3]，然后进行自动四面体网格划分，最终划分的网格节点757 557 个、单元496 543 个、最大单元尺寸14.069 mm，最小单元尺寸2.813 9 mm，如图1 和图2 所示。

图1 缸套几何实体Fig. 1 Cylinder liner geometry

图2 缸套网格Fig. 2 Cylinder liner grid

2 气缸套的温度场及热应力计算

2.1 温度场计算

在三维传热问题中，稳态温度场应满足没有内部热源的笛卡尔坐标系中的微分方程：

其中：t是温度场中的点的温度值；（x，y，z）是三维笛卡尔坐标系中的点的坐标值。……