手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
發動機運行期間，主軸承座承受劇烈的載荷，這些載荷包括：螺栓預緊載荷、軸瓦過盈載荷、曲軸動載荷以及熱負荷等。主軸承座的評價內容也較復雜，包括：各工況下的變形情況、各工況下的應力情況、滑移表面的滑動情況等。因此，在內燃機設計階段，需對主軸承座進行多工況分析，評估結構強度、變形等指標。本文通過接觸對、TIE及MPC三種形式模擬零件之間的相互作用建立了主軸承有限元分析模型，進行了發動機主軸承座的CAE分析。
考慮缸體與框架之間的彈性接觸，采用三維小滑移彈性接觸模型模擬彈性接觸問題可采用兩種模型分析曲軸動壓工況：(1)建立曲軸系統和主軸承座的有限元子機構模型，曲軸與軸瓦之間可以取流體動力潤滑或非線性彈簧模型，模擬系統的瞬態動力學過程，最后，取出主軸承座的最大應力狀態。(2)直接施加最高燃燒壓力，通過靜力學求解得到軸承座的應力分布，分析中不考慮潤滑油膜的作用，最高燃燒壓力通過發動機熱力學模擬或者經驗確定。本文采用第2種分析模型，曲軸與軸瓦之間取小滑移彈性接觸模型。
采用彈性接觸或MPC模擬螺栓與部件、軸瓦與部件之間的作用關系。可采用兩種方法分析熱負荷工況：(1)采用k-ε湍流模型計算冷卻水套與壁面、燃氣與進排氣道壁面等的對流換熱邊界條件等，然后模擬整個發動機的溫度場和應力場。(2)簡化分析過程，模擬發動機從室溫升至115°C的熱負荷情況，溫度場假設成均勻場。對于熱物性不同的零件，如缸體與框架采用了不同的材料，施加熱負荷后，在結構中將產生較大的應力，如果零件的熱物性相同，則沒有大應力值產生。另外，由于溫度場為穩態溫度場，且不考慮接觸面之間的接觸傳熱情況，因此不采用全耦合熱應力分析模型。
發動機概念設計和詳細設計階段，進行下列項目的數值分析：熱力學分析，對發動機的性能指標進行預測；曲軸動力學分析，預測發動曲軸系的強度、剛度、振動以及軸承的潤滑特性；主軸承座分析，預測主軸承座的強度、剛度以及主軸承的抗滑移能力；活塞連桿強度分析；冷卻系統分析；配氣機構分析。其中，可以將曲軸系動力學和主軸承座分析結合起來，建立曲軸瞬態動力學分析模型，采用子結構法求解曲軸和主軸承座的瞬態應力和變形，同時，考察系統的剛度等特性。但是，該模型不能體現主軸承座各個零件間的彈性接觸關系，實際分析時，往往將主軸承座作為獨立的系統，并采用靜載代替動載。主軸承座有限元分析時，主要考核螺栓預緊工況、軸瓦過盈工況、動載荷工況和熱負荷工況。
主要分析框架承受螺栓預緊力后，框架和剛體局部區域的變形和應力情況。施加螺栓預緊載荷后，主軸承孔會產生較大的變形，但是，這種變形會在膛孔時消除，因此，強度成為該區域最主要的考核指標。建模時，螺栓與框架和缸體之間通過MPC連接，框架與缸體之間采用小滑移彈性接觸模型，不考慮主軸承。圖為某發動機主軸承座承受螺栓預緊載荷時的應力分布，圖為框架局部區域應力分布。
圖中框架、缸體局部以及螺栓都出現了高應力區域。由于螺栓模型中采用了MPC，并在螺栓的中截面上施加了很大的預緊載荷，因此，螺栓應力、螺栓緊鄰的框架和缸體區域應力為非真實應力，不予考慮。根據圣維南原理，離螺栓較遠區域的應力不受模型的影響，為真實應力。圖顯示，框架局部區域出現了高應力集中(箭頭所指區域)，應力值超出了材料的強度極限，需要對結構進行修改。
專業從事有限元分析公司│有限元分析│CAE分析│FEA分析│技術服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司m.hldzczs.com.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！