文档介绍：2004 ANSYS 中国用户论文集
活塞结构有限元计算与疲劳评价
郑永刚
山东滨州渤海活塞股份有限公司,256631
[ 摘要] 本文应用 ANSYS 结构分析和 FE-SAFE 疲劳分析软件,对一柴油机活塞结构进行了三维有
限元计算,求得活塞温度场和综合应力场;有限元分析结果经疲劳分析软件处理,以云图方
式显示出活塞的疲劳循环次数和安全系数。据此,认为该活塞结构能满足该活塞强度的要求,
同时,从疲劳失效角度来看,活塞有二处部位需要进一步加强。
[ 关键词] 活塞,温度场,综合应力,安全系数
The Finite Element Calculating and Fatigue Estimating
of Piston Structure
Zheng Yonggang
shandong binzhou bohai piston ltd, binzhou, shandong, 256631
[ Abstract ] This paper makes a three-dimensions finite element analysis for piston structure of a
diesel engine by using ANSYS structural analysis and FE-SAFE fatigue analysis
software and obtains the temperature field and synthesis stress field. The fatigue
analysis software calculate the ANSYS result and the fatigue circulation time and safety
factor is gained. Hereby, the piston structure is able to meet the request of the piston
intensity; At the same time, on the point of the fatigue failure, the two places of the piston
need to be strengthened further.
[ Keyword ] piston, temperature field, synthesis stress, safety factor
1 前言
活塞是柴油机燃烧室中的重要部件,与整机的性能、排放指标和经济性密切相关。随着
发动机向高速、强化方向的发展,发动机的增压比和比功率不断提高,热负荷严重状况更为
突出,活塞的工作条件更加恶劣,其工作的可靠性已成为提高发动机可靠性的关键之一。
在研制阶段确定活塞寿命的方法主要有两种:台架试验和计算。由于影响活塞寿命的因
素很多、而且复杂,实际寿命的离散度非常大,要通过台架试验结果总结在各种条件下受热
件的寿命及其分布规律,需要做大量、长时间且复杂的寿命试验。因此对于活塞疲劳寿命的
仿真分析软件的应用越来越受到产品设计人员的关注。
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2 有限元模型