内燃机活塞设计及分析（开题报告）.doc

内燃机活塞设计及分析开题报告

1、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等）
汽车市场的激烈竞争，促使生产厂家极大的缩短了产品的开发周期；另一方面，发动机也朝着增压、高功率、轻质量化方向迅速发展，又使研究人员更加注重发动机强度的研究。从而使很多新的研究方法运用其中，来解决发动机工作可靠性所遇到的问题。对于活塞这样承受很大热负荷的发动机关键零件，其热负荷和热强度是影响发动机耐久性、可靠性和经济性的关键问题。特别是在现代发动机向高增压、高强度的方向发展的趋势下，对活塞这样的零件仅考虑机械负荷是不够的。发动机实际运行中更多的表现为因局部热负荷水平太高，超过材料的承受极限而引起热裂和烧熔等，因此，内燃机缸内传热和热应力计算及计算机辅助优化设计已成为一大研究课题。热负荷水平常用零件工作的最高温度、局部不同方向的温度梯度及对应的热应力、热应变和零件局部承受的低频和高频热疲劳来评价。所以用有限元法对活塞进行热强度和热负荷分析具有重要得意义，一种能耐高温、高强度的活塞更能适应汽车业的高速发展。有限元法是20世纪50年代开始发展起来的方法，由于当时理论尚处于初级阶段，计算机的硬件及软件也无法满足需求，有限元法和有限元程序无法在工程上普及。到60年代末70年代初出现了大型通用有限元程序，它们以功能强使用方便、计算结果可靠和效率高而逐渐形成新的技术商品，成为机械元件结构有力的分析工具。目前，有限元法在现代结构力学、热力学、流体力学和电磁学等许多领域都发挥着重要作用。随着国内数值模拟技术的迅速发展，国内和国外的研究单位广泛开展了对热引发的强度、变形和疲劳机理的研究，在数值模拟技术方面，工程师也追求某一专业的数值计算方法。以提高其分析解决问题的能力。大连理工大学张洪武等提出了求解热传导问题“拟解细解”精细积分算法，研究并讨论了用于热传导分析有限元解的精细积分算法。克服了传统求解方法时的单调性问题，对空间离散后所获得方程的解是解析的【1】【2】【3】【4】。对于发动机的传热问题的研究，北京理工大学和天津大学已经将整机的散热问题进行了综合考虑，进行了发动机整机散热量的多模型耦合计算【5】。在研究二维热传导方程的第一内边界问题上，国内学者提出了半离散有限元配置法。就是有限元配置法本身，最近的研究成果也可以看出发生了重要变化，随着模型的复杂程度和计算规模成几何级数的增加，计算机硬件水平的飞速发展，并行计算在求解大规模工程和科学问题上越来越重要。在单元刚度矩阵、有限元方程组、结构动力分析等问题中并行算法的研究正是有限元研究的前