基于ANSYS柴油机活塞的有限元分析

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基于ANSYS柴油机活塞的有限元分析侯永伟柴油机的活塞由活塞、 活塞销、 活塞环等零件
组成， 承受着周期规律互变的热负荷和机械载荷，
其工作情况直接关系到柴油机的工作可靠性和使
用耐久度， 活塞是柴油机中较容易发生故障的部件
之-。
ANSYS 软件是由美国 ANSYS 公司研制的大型
通用有限元分析( Finite Element Analysis， FEA) 软
件， 经过 ANSYS 对活塞进行分析， 发现热负荷和机
械载荷等因素对活塞的不利影响， 热后力增大引起
燃炮室壁、 气门座面和活塞产生断裂; 机械负荷增
加， 使活塞和缸套磨位变形不均匀， 进而优化设计，
防止零件的变形及断裂。本文利用 ANSYS 软件对
某型号柴油机的活塞进行有限元分析， 为研究活塞
热应力和热变形的优化提供依据。
2 活塞的基本设计和建模
2. 1 UG 参数化建模
利用草图进行参数化建模， 它是指与实体模型
相关联的二维图形， 它可以通过对近似的曲线轮廓
进行尺寸和几何约束来准确的表达设计师们的设
计意图。再辅以拉伸( Extruded Body) ， 旋转( Re-
volved Body) 和扫描( Sweep along Guide) 等实体建
模方法来创建模型。
UG 参数化建模具有 2 个突出优点:
1) 易于编辑和修改; 2) 易于实现参数化和系列
化设计( 张野等， 2004) 。
如图 1 所示， 利用 UG4. 0 为某型号柴油机活塞
通过草图进行参数化建抹立的实体模型。在建
模过程中， 利用草图进行约束设计。