缸蓋冷熱沖擊低周疲勞分析

目前，發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是小排量高功率小型化，在這種趨勢(shì)下，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的強(qiáng)度要求越來(lái)越高。一些強(qiáng)度問(wèn)題隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高也逐漸地顯現(xiàn)出來(lái)。發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的低周疲勞問(wèn)題就是一個(gè)典型的例子，以前在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，并不太關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的低周疲勞問(wèn)題。

因?yàn)槠胀ǖ脑鰤浩蜋C(jī)的熱負(fù)荷還沒(méi)有導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的低周熱疲勞。但由于缸內(nèi)直噴技術(shù)的使用，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷急增，這就帶來(lái)了發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋低周疲勞問(wèn)題，如果設(shè)計(jì)不合理，會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)冷熱沖擊試驗(yàn)中出現(xiàn)破壞。所以在設(shè)計(jì)增壓直噴汽油機(jī)時(shí)，提前預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋強(qiáng)度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求至關(guān)重要。在此，筆者重點(diǎn)描述通過(guò)CAE的方法在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋是否能承受發(fā)動(dòng)機(jī)的冷熱沖擊試驗(yàn)，并且經(jīng)過(guò)冷熱沖擊試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證該方法的可行性。

熱機(jī)疲勞的機(jī)理是：由于熱負(fù)荷的存在導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)零部件材料受熱膨脹，使其產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)隨溫度變化而變化的材料特性，又會(huì)導(dǎo)致材料在熱負(fù)荷的作用下發(fā)生塑性形變，如果進(jìn)行冷熱沖擊，其塑性形變就會(huì)發(fā)生反復(fù)的變化，最終導(dǎo)致材料發(fā)生低周疲勞破壞。在汽車(chē)實(shí)際的運(yùn)行工況中，每天都會(huì)出現(xiàn)從冷機(jī)狀態(tài)到熱機(jī)狀態(tài)，再由熱機(jī)狀態(tài)回到冷機(jī)的狀態(tài)。這種反復(fù)的冷熱沖擊工況，必須要求發(fā)動(dòng)機(jī)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。所以在設(shè)計(jì)初期就需要進(jìn)行預(yù)測(cè)，否則在冷熱沖擊試驗(yàn)的條件下出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)大大延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)周期。如何預(yù)測(cè)就需要一定的理論依據(jù)，本研究依據(jù)Sehitogl公式預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋低周疲勞問(wèn)題。http://www.frameer.com