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发动机缸盖的热力学分析

一个大规模，准确的有限元热力学分析发动机部件已经研制成功。本文介绍过程并给出了一个发动机缸盖为例评价。由于其非对称结构，应建立整个气缸盖模型。气缸盖的几何模型需要非常精确的三维分析技术。使用计算机辅助工具进行几何建模。在缸盖中多维机械应力和热应力的分析是通过使用有限元分析了商业代码。通过模拟比较和实验测试结果来仿真验证。这项分析结果表明应力集中在鼻梁区。这些压力来自受热膨胀约束的气缸盖，一般是径向的挤压。有限元分析（FEA）和流体动力学与实验验证结合，去开发和设计发动机部件的分析工具。
关键词：热应力，缸盖，气缸盖底板，有限元分析
1背景
传统上，发动机零部件，如在气缸盖优化的基础上建立一个物理模型，运行不同的实验和测试。不幸的是，传统的方法既费时，在早期设计阶段难以建立物理原型，其他问题正在得到解决。结构和许多原始类型测试通常需要满足严格的设计要求。这变成一个有可能延误整个设计和开发周期的昂贵过程。另一个问题是，虽然结构和测试原型可以产生精确的设计，但没有详细的资料可供参考，为什么这样设计，能否工作正常。因此工程师一般在每个测试的信息获得很少。
利用有限元分析方法来以评估不同设计的有效性，这些障碍已被克服。利用模拟来预测每个组件内的温度分布和应力，在第一个原型建立前工程师们可以决定最佳散热的方法。
近几年计算机数字技术的发展导致了在工程模拟和数字技术的速度发展。有限元方法（FEM）或有限元分析（FEA）是工程师考虑的最强大的电脑辅助设计工具之一。在分析过程中的一个工程的理论和数值模型是研究者以开发或设计一个工程系统的出发点。在一个较短的时间内低成本的设计和开发复杂几何形状这项技术已被公认为。在所有的发动机零部件中，气缸盖是最复杂和富有挑战性的一个地方，有限元分析优化在其中起着重要的作用之一。
气缸盖热应力可用的信息有限。Bryzik和他的同事研究了具有绝缘陶瓷涂层的发动机零部件的热应力。在带有重要零件的双凸轮轴16气门缸盖和缸体中，运用有限元法研究其热载荷和机械载荷。气缸垫片的机械应力，气缸盖的刚度分布，缸盖螺栓的预紧力，插入气门导管和气门座的残余应力，燃烧压力这些应彻底讨论。