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基于CAE的柴油機(jī)輕量化鋁制底座結(jié)構(gòu)評估

改善燃油經(jīng)濟(jì)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(jī)能夠滿足兩個相互矛盾的需求，即高功率密度發(fā)動機(jī)與輕量緊湊的發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)。通過嚴(yán)格和精確的結(jié)構(gòu)評估才能達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)要求，而小型化的發(fā)動機(jī)是實(shí)現(xiàn)上述需求的最佳方式。3缸柴油發(fā)動機(jī)最適合于實(shí)現(xiàn)高功率和輕量化性能，但其設(shè)計(jì)復(fù)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(jì)的復(fù)雜性。

闡述了評估工作載荷下鑄鐵鑲鋁底座結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jī)座不同材料接觸面的相互作用，熱機(jī)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(xué)仿真得到的工作溫度和通過多體動力學(xué)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?？紤]到以上因素，能夠得出結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的準(zhǔn)確預(yù)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(jìn)行快速修改。為制定出最佳的高密度、輕量化柴油發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

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

編譯：張林林