大功率机车柴油机组合活塞静强度研究

摘要

该文针对戚墅堰机车车辆厂设计制造的内燃机车动力装置16V280ZJA(280×300)型柴油机钢顶球铁裙组合活塞,采用CG、MARC等有限元计算软件及配套的硬件设备,采用多体接触模型,进行三维有限元静强度分析.该论文计算了活塞预紧工况、最大拉伸工况、最大压缩工况下的应变与应力,根据Von Mises屈服条件对活塞疲劳强度进行分析.除此之外,该文还进行了该活塞在预紧工况与最大压缩工况下的应力分布的实验测试.通过对实验测试结果与三维有限元计算结果的比较,以确定活塞受力薄弱环节,从而为改进活塞的结构设计,为提高其设计工艺性能和工作可靠性能提供合理的依据.

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1高强化机车柴油机组合活塞研究的意义

1.2有限元分析的发展

1.3本文所进行的工作及意义

1.4本章参考文献

2有限元计算的基本理论

2.1有限元法的基本理论及在本文中的应用

2.2弹性力学的基本方程

2.2.1应变-位移方程

2.2.2应力-应变方程

2.2.3初应变

2.2.4四面体单元

2.3有限元弹性接触问题

2.3.1弹性接触问题的基本理论

2.3.2有摩擦接触与无摩擦接触

2.3.3弹性接触问题的有限元法

2.4本章参考文献

3活塞有限元计算

3.1概述

3.2活塞有限元计算模型

3.2.1活塞有限元计算模型的建立

3.2.2活塞有限元模型的两种方案

3.2.3材料特性

3.2.4载荷计算工况

3.2.5边界和加载条件

3.2.6接触情况

3.3计算结果分析

3.3.1机械变形

3.3.2应力

3.4疲劳强度

3.5本章参考文献

4组合活塞静强度的测试

4.1钢顶球铁裙组合活塞静强度测试的意义

4.2试验方法和设备

4.2.1电阻应变片测点的布置

4.2.2电阻应变片材料规格和测量仪器

4.2.3加载方法及设备

4.2.4测试工况

4.3.试验结果

4.3.1测试数据的修正问题

4.3.2应力的计算

4.3.3测试数据的误差精度估计

4.4测试结果及分析

4.4.1予紧工况

4.4.2压缩工况

4.4.3静强度安全校核

4.5本章参考文献

5结论

致谢