基于CAE的柴油機輕量化鋁制底座結(jié)構(gòu)評估

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基于CAE的柴油機輕量化鋁制底座結(jié)構(gòu)評估

改善燃油經(jīng)濟性和減少排放正在成為未來更輕、更快汽車的關(guān)鍵。這就要求未來的發(fā)動機能夠滿足兩個相互矛盾的需求，即高功率密度發(fā)動機與輕量緊湊的發(fā)動機設(shè)計。通過嚴格和精確的結(jié)構(gòu)評估才能達到最佳的設(shè)計要求，而小型化的發(fā)動機是實現(xiàn)上述需求的最佳方式。3缸柴油發(fā)動機最適合于實現(xiàn)高功率和輕量化性能，但其設(shè)計復雜，主要原因在于需要平衡性更好的曲軸。同時，一體化鑄鐵鑲鋁底座和平衡軸的安裝、制造工藝、工作溫度、燃燒壓力加大等問題也增加了設(shè)計的復雜性。

闡述了評估工作載荷下鑄鐵鑲鋁底座結(jié)構(gòu)強度的方法，該方法考慮材料非線性，隨溫度變化的特性變化，不均勻的膨脹和收縮，機座不同材料接觸面的相互作用，熱機械載荷產(chǎn)生的應(yīng)力，淬火和加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力等因素的影響；通過流體力學仿真得到的工作溫度和通過多體動力學仿真得到的軸承動態(tài)載荷也被作為評估疲勞安全性的影響因素。考慮到以上因素，能夠得出結(jié)構(gòu)強度的準確預測。為了減少迭代次數(shù)，利用分塊建模技術(shù)，在不影響整體剛度的情況下，對局部進行快速修改。為制定出最佳的高密度、輕量化柴油發(fā)動機設(shè)計提供理論依據(jù)。

Vivek H Yadav et al. SAE 2013-01-1200.

編譯：張林林