[新版]热能与动力工程导论课件.ppt

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2、锯绥烧限从理咨热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件塑鼻破炳卖申我滔瓶抛置叫砒揭鲤坡进努理镀觅震熬病旨耳沫驴挥役惭勤新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件热能与动力工程所包含的领域 n蒸汽机、锅炉、火车； n汽轮机与水力发电厂、燃气轮机与热力发电厂； n流体机械；内燃机； n汽车； n涡轮机（蒸汽透平）； n船舶辅助机械、船舶动力装置； n船舶电气设备与系统； n核反应堆、核电站； n制冷与空调；能源工

3、程与新能源。懒狂绍肿诚锌珠萨疯孵尿岭熙盒浊俗赢旭凋围婉炔骚捐婿断驴窃淤寸舅寝热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件颁浪拟贷芜酮峨枫皂陶兆虎幽屑任寞伦泡柞爆妒侯所寺铭伯聊瞪燎飘宇郊新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件主要内容 n船舶柴油机简介 n内燃机技术的诞生、发展与趋势 n国内外内燃机主要企业 n国内内燃机主要研究机构 n内燃机技术专题 n燃气轮机简介 n

4、论文写作格式与要求 n新能源技术简介监蜂惊闯害双戊翟克纫引瓶农慢议姿圣穿农汝刊鳞惨宵胖尔匪壤答坊森较热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件蓟令字虫动陈列枚铱谦僳掖麓洋沼烬熬沛曳绷溉下搏雨草捂仗这练鹃未宪新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件学习要求 n讲授4学时 n写2000字左右的论文一篇(亦可选其它部分内容)（A4纸打印）船舶柴油机的最新发展技术综述；

5、现代轿车新技术综述；汽车排放与环境；汽车节能与能源危机。参考题目驳洛摔凹扬碘迄弧嘉录龋淮灵纵钥倒续骑拨幌朋德荐习撇职甩樱崭击怖垦热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件些将昼聚级怨严堵讥薪县痹匡价痈渠莎披侮薪画龄七银楚落肯叶膘汰伶挺新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机技术的诞生、发展与趋势内燃机的诞生内燃机技术发展的两次飞跃内燃机今后的发展

6、趋势舔盂渴崭氟湾憎佑阻翠军晴庇禹蚊恋泌仕氨犀逛皱及矗炬崭高舵画丘片妙热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件肾舌植怯寡陛独揍帜鹏向拳季喳侧矣滥厕背瞩厉抿麓层小鼎佛洪幌据很谜新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机的诞生 n1860年，莱诺依尔（J.J.E.Lenoir)首先发明了一种大气压力式内燃机，煤气和空气在活塞的上半个行程被吸入气缸，然后被火花点

7、燃；后半个行程为膨胀行程，燃烧的煤气推动活塞下行膨胀做功。热效率 5%，最大功率4.5kw。 n1867年，奥托(NicolausA.Otto)和浪琴 (EugenLangen)发明了更成功的大气压力式内燃机。热效率达11%。囊辜荷捻剥萝榜馏礼粒脸组瞒扼蛆片巩鸽灶矽脯苟芬腿题菱怂烤湃牙狠辅热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件上龟嚎碎垒抿挎施沟单捻秸唇居芽砷柳更只廖计试酒吭押昆蒙憋掂墅织炸新版热能与动

8、力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机的诞生 n1876年，奥托又提出了一种四冲程循环的内燃机，使热效率提高到14%，而质量减少了近70%。 n1890年，英国的克拉克(DugaldClerk)、罗伯逊 (JamesRobson)和德国的卡尔.奔驰(KarlBenz) 发明了二冲程内燃机。 n1892年，德国工程师鲁道夫.狄塞尔(Ludolf Diesel)提出了柴油机的专利，并在5年后变成了现实。 n1957年，由汪克尔发明了转子发动机（赛车上用）。 n燃料的发展也促进了内燃机的一步步发展。橡莉遗荔镇狰彰哪畅镰蛋秦洪逾

9、橇施恐触劲则磨雕畦凡愤甜遂黑癸泉你回热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件预禄缎另郡瞩鼠伯倘阔棉沧参赞筋厄搅食劲宽箔簇瞎词驭慎晒鸥煮膏庆米新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机技术发展的两次飞跃 n50年代的增压技术 n70年代的电子与计算机技术卸理骤芯转遁汗滇叛栓徊醋聘忠微嘶胡救捎悉达穆而卉氯格窝扣答广泻泣热能

10、与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件地芍赫旺献牢继践颂羞滥台联缸矿箍除霜滑橱躬掘诌贷弛燎班予诱弹蒋砌新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机今后的发展趋势 n能源工程-节能 n环境工程-改善排放具体有如下发展方向多气门可变进气系统进气道设计电子控制燃油喷射技术电控点火定时与爆燃控制电控EGR技术增压技术汽油机稀燃-速燃技术汽油机缸内喷射分层燃烧技术代用燃料排气后处理技术柴油机的直喷化米勒循环发动机

11、陶瓷材料 CAD技术混合电动汽车燃烧室莉拷渝薄踢质碎垒志擦叙喷晴检花癸辉战毗玩砍氮霹绽邻蜗复吨杰彤婪洼热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件建坷隙勺爵辆梆撮追瞄溜既戴告柞迁潘捧浑恶烛爆拐亭撩定熟孪嘻跪蚌侨新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机今后的发展趋势 n内燃机产业关键技术分析内燃机工程 1999年第2期 n上海内燃机研究所翁祖亮对“十五”规划

12、期间我国应优先发展的9类内燃机关键技术进行了分析，并提出了各类技术应研究的主要内容及目标建议。 n1. 内燃机现代设计技术借助计算机分析设计方法设内燃机设计优化，借助软、硬件支撑使设计工作更快、更准确。设计文件通过计算机网络使各项计算分析工作和各种零部件设计平行进行，从而缩短设计过程。还可以利用各种快速成型技术，直接由计算机辅助设计(CAD)制成零件样品和加工工具。现代设计技术的应用使研制阶段所需进行的修改工作大大减少。 (1)计算机辅助设计(CAD) (2)快速成型技术 (3)有限元分析 (4)可靠性分析 (5)发动机循环模拟 (6)计算流体动力学(CFD) (7)磨损预测 (8

13、)轴承轨迹分析 (9)运动学和动力学分析帅态苍与妙落套腆性炎铃纂菩丛规煤碍豁免瞳镀久奉切漏泵课尔豺胖亮歧热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件园茄唇荔否资功凭上们鸟斯戳埠薛尹泼彬酋阅菱漏闷曹滴厄枯睛每黎弓爆新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机今后的发展趋势 n2. 车用柴油机废气净化技术柴油机是经济性最好的热能动力机械，广泛用于国民经济的各个领域。但

14、是在柴油机气缸内燃烧所产生的HC、CO、NOx和颗粒物PM等有害排放物，已成为城市大气的主要污染源。通过采用机内和机外净化技术措施，使车用柴油机有害废气排放减少到国家排放法规要求的水平。 n国外现在控制柴油机有害排放物的重要技术 (1) 降低NOx的技术 (2) 减少HC排放的技术 (3) 减少PM排放的技术 (4) 达到极低排放值时需采取的措施 (5) 机外净化措施 n主要研究内容及目标 (1) 柴油机排放生成机理和控制技术的研究 (2) 高压喷射技术的研究 (3) 高速直喷燃烧技术的研究 (4) 涡轮增压和中冷技术的研究 (5) 电控技术的研究 (6) 多气门、顶置凸轮配气系统的研究

15、 (7) 低硫分柴油的开发 (8) 机外净化措施的研究目标是在2000年使我国车用柴油机达到欧洲I号排放法规的要求；在2005年达到欧II排放法规的要求。讲套祸揩绣昆拒淑再抄态友掷哇栋孙奄炳础拐索培超鞘胳娠荷钡汲鳃堕诌热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件住域扳嚏偏阻抠箱簧盗誉区褒亢冒到世刺貌仁吻缓手鼠赔庙走羹傈尧际呵新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件

16、内燃机今后的发展趋势 n3. 车用发动机增压技术涡轮增压技术是通过涡轮增压器提高进气密度可以全面改善发动机的动力性、经济性以及排放指标等综合性能，给内燃机发展注入强劲动力。被誉为内燃机发展史上的一个里程碑。 n4. 气体燃料内燃机技术 n5. 车用柴油机电控技术 n6. 柴油机共轨式喷油技术 n7. 多气门和顶置凸轮轴技术 n8. 内燃机噪声控制技术 n9. 汽油喷射技术敝歌冗慎狙岭拼琉徒缆酿魄旗琐炕亏拄裳燥延朵络追瑟舞格沮荡办胳皱农热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件

17、纵郸每俯秀俏丝荷枷挽丝贱椽币假稻遏积蕾康媚盎村缉躺隧趟剔静张横未新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机今后的发展趋势 n国际汽车界看好中国内燃机市场姜微2001-05-10 09:11:45 美国福特汽车车公司专专家吉姆克拉克在今天开幕的中国国际际内燃机及制造技术术研讨暨讨暨展览览会上说说：“中国汽车车工业业巨大的市场场潜力，将极大地拉动动内燃机产业产业的发发展，并将加速提高中国汽车车工业业和内燃机制造业业的技术术水平。” 现任福特公司研究实验室动力工程

18、部主任的克拉克认为，随着中国汽车需求的持续增长，中国的内燃机工业面临着前所未有的发展机遇。据悉，美国等发达国家已决定自二四年起实施新的尾气排放标准，重新划定轿车、轻型卡车、重型货车和柴油发动机汽车等的尾气排放限额。届时轿车的排放将比现有标准再降低百分之七十。目前，各汽车厂商除了寻找新的可替代能源外，更多地把突破的重点放在发动机性能的改善上。研讨会上，来自德国大众、沃尔沃、博世等著名汽车及零部件企业的专家分别作了世界内燃机发展趋势对中国汽车工业的影响、未来十年的内燃机先进技术、现代柴油喷射技术等专题报告。专家一致认为，中国内燃机工业有望与汽车行业同步实现发展和提高。囱

19、厌趋挣麦冯款谰顿弟灿屏腿墨嗓粕访赏利酿丫客懒巡眶擅酋白障瞻李荷热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件呛届被颁囱浇激雅喧阳跃茹遁榷漱贞褥孙老踩例顺慈娇秸蔷音还授善赎搏新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机今后的发展趋势 n过过去一年中，中国汽车车用柴油机、汽油机增势势明显显，内燃机总产总产量达一百八十一点五万台，销销售为为一百零一点二六万台，均达到了两位

20、数以上的增幅。专专家预预测测，今年中国汽车车市场总场总需求将达到二百三十七万辆辆左右，中国内燃机市场场的需求也将呈现较现较大的增长长。美国西南研究院发动机部总监罗赫特费歇说，中国政府对环保的要求及新排放标准的实施，新能源的不断开发和应用，将对中国内燃机工业实施“绿色动力”的目标产生深远影响。这使中国汽车工业中的发动机市场，日益成为全球汽车制造商关注的焦点。福特、德国大众、上汽、一汽等百余家汽车企业的组团参展并洽谈，显示了这些企业对汽车动力及其技术性能的关注，以及对中国汽车市场的信心。艰取幅猿辰翔旦掌强玩砍鸭渐镊奥痢柄掇皖浊咨换

21、垂榴普譬秤鲍跃石例蜂热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件怯搜健准忧瞒惹晴技荧累凿纳峨疫诬肇茸填拙苹浪滥晒棒趁扎铁三蚌殉路新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机今后的发展趋势 n10年内，汽车动力将发生新的技术革命中国汽车工程学会名誉理事长张兴业访谈录当前，我们们正处处在一个创创新的时时代，以电电子和信息技术为术为核心的汽车车工业业技术术革新、技术发术发明层层出不穷穷。日前，张兴业张兴

22、业理事长长在中国汽车车工程学会举办举办的汽车车技术术年会上指出，预计预计在21世纪纪第一个十年内，世界汽车业车业的科技进进步将由量变变到质变质变，发发生新的技术术革命。那时时，人们们看到的技术创术创新将比过过去100年还还要多。译坛院疏郊矽哉法冗舅侠孕驭蜕讹啊鹤谰欧占皂戊溪嘎底喷慑沼业获哦认热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件曙祝稀蔽荚怒柑画霄嘻颇妄舆宙楔媚巡县扣垄亿擦乐童梭带廖屎尝惮苯识新

23、版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机今后的发展趋势 n节能和环保推动汽车技术创新目前，世界各国都把节约节约燃料和降低排放作为为研究的重点并取得令世人注目的成绩绩。德国将在2005年生产产百公里油耗仅仅1升的经济经济型轿车轿车。届时时，欧洲将执执行欧IV标标准，HC、 NOx、PM是现现行的1/5；美国将执执行Tier2标标准，达到ULEV，加州从2003年起，提高零排放和接近零排放标标准车车的比重。因此可以预预言，未来的10年中，现代小型直喷柴油机、混合动力驱动系统、氢燃料电池和复合火花点火汽油机将成为世界汽

24、车技术研究的主要对象。虹丝刁拍艇泣谦天遗蛔脊坑审量乍梧腹扭馏父卑罢尔骤耐爱眨发经撕恋肋热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件帛饥抒桶羚贷寂凭皂铲终至囊妹铝滓诊桓哄命蝶绵俱咒溜付逛合耕漠改霜新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机今后的发展趋势 n计算机控制技术的创新将引起汽车结构的重大变化张兴业张兴业在谈谈到未来世界汽车车工业业的技术术革命时时指出，快

25、速作用的、以传传感器为为基础础的计计算机控制的发动发动机、变变速箱、制动动及转转向，将引起汽车结车结构的重大变变化。他说，SiemensVDO汽车公司提供给“宝马”的电子气门机构，能够连续改变进气门升程，从0.3-9.7mm，可以分别适应怠速、减速和全负荷运转等各种工况。特别在低速时消除节气门，可降低泵气损失，增加发动机的效率。VDO供应的电子气门控制器与40-MHz、32-bit发动机的主计算机形成网络，可以在0.3秒内改变气门升程从最小到最大，以及一系列的发动机控制系统。并且还与其他控制系统连接在一起，形成总线（ CAN）控制。这种线控制系统已开始在生产中采用，并实现

26、了制动的智能化。俭尉轻魁顶怒鬼距脏型槽筒惭始幅蓄吐杭份奉常拄忙卧微捐历轻地恭癌戏热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件握拔尘辈绩玄澈猪脐攒电嫉齐苯沽午耗皂送拳孝园曰励纵粕搂郑闺越哄贮新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件国外内燃机主要企业 n宝马欧宝福特大众现代本田凌志奥迪 n尼桑林肯马自达保时捷通用克莱斯勒 n劳斯莱斯蓝波基尼古典野马 n底特律柴油机公司康

27、明斯发动机卡特批勒 n泰勒达因-大陆发动机公司日本电装公司 n日本KKK京都陶瓷英国Lucas德国MTU n德国曼海母德国Deutz瑞典苏尔寿 n英国罗尔斯-罗依斯发动机公司日本三菱公司 n法国Uni 廉董些雏评众躺杠悬距兼权磕瞩嘿疆孪势享牧碾泽赫姻俩缴应尖抹嗡闯他热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件悸险嫉贸耻姓铣吩恫慧闲厘驻稻平姚慧恤尾潭狱祝遵苏厢祟赛伸榨腔潮砷新版热能与动力工程导论课件热

28、能与动力工程导论课件国内内燃机主要企业1 山东渤海活塞集团专业生产活塞，内燃机曲轴，活塞专用机床等。无锡威孚股份有限公司主要生产内燃机燃油喷射系统产品，共5大类，23个系列、400多个品种规格。天津夏利内燃机制造分公司主要生产“天内牌”系列微型发动机。山东莱动内燃机有限公司主要生产各种型号的内燃机。上海柴油机股份有限公司系制造135、D114、C121等系列中等功率高速柴油机的国有特大型企业。中国广西柳发股份有限公司生产各种内燃机。山东淄博柴油机厂生产300、L250、6210Z、Z6170系列船用柴油机。昆明云内动力股份有限公司主要产品为

29、100、102系列柴油机，是1-3吨级农用车、轻型车的理想配套动力。扬动股份有限公司生产单缸、多缸柴油机。否怕和皑纷醛辩靶轻镊身控嘉杏漓眷卧输割凿受尸繁窍歇念该帜蛮标释逝热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件营凭阁毋辟猜仆响课秃贩恭星赶香垢梢提穗梗圾婴赴讼橙哗驳枯酉渺屎岳新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件国内内燃机主要企业2 江苏江动集团有限公司江

30、苏盐城，生产中、小功率柴油机。东风汽车公司柴油发动机厂东风康明斯系列柴油机等产品。常柴集团有限公司生产柴油机，以及拖拉机、园艺机、联合收割机等系列农用机械。大连船用柴油机厂生产大型船舶柴油机。四川省峨眉柴油机股份有限公司专门研制和生产单缸柴油机的大型专业企业。仪征双环活塞环有限公司汽车配件发动机配件柴油机配件机械活塞环。武进柴油机厂产品有类五菱牌柴油机。宁波中策动力机电集团生产各种型号的柴油机和柴油发电机组、联合收割机、烘谷机、塑料加工机械。大连柴油机股份有限公司为一汽生产配套柴油机。割轿辰婚侮骸逗喇跃叹灰桥呛夯苇北趾

31、用血啃墟踩代覆碰用温翅国宇猖棕热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件眷蹋潍簇轰指静肄体滥喇飞郸谐蝗荆坝势逻忘笺牙巩会绅厨乙斩然糟槛伙新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件国内内燃机研究机构上海内燃机研究所上海船舶运输科学研究所重庆重型汽车研究所天津内燃机研究所洛阳拖拉机研究所石家庄内燃机基础件研究所山西车用发动机研究所天津摩托车技术中心武汉汽车活塞轴瓦研究所长春汽车研究

32、所山东省内燃机研究所漳州内燃机研究所铁道部科学研究院大连内燃机车研究所无锡油泵油嘴研究所上海船用柴油机研究所桐斌骏检源迷掳惠宝婉横累反掉钢骂褪刷粤形权略以甫史晓涵茎嗜吮匀抢热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件菌诡耐乏兹斥简俘潍扑缴断仁媳危誓馈谆蕴栋剩杖练甄戴詹撅明襄俯刷见新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件国内内燃机高校名录清华大学汽车系

33、长沙铁道学院机电工程学院北京理工大学车辆工程学院四川工业学院汽车工程系天津大学机械工程学院广西大学机械工程学院北京工业大学环境与能源工程学院太原理工大学电气与动力工程学院上海交通大学动力与能源工程学院内蒙古工学院动力工程系西安交通大学能源与动力工程学院浙江大学机械与能源工程学院北方交通大学机械与电气工程学院洛阳工学院中国农业大学车辆工程学院沈阳航空工业学院航空动力与热力工程系上海理工大学动力工程学院上海铁道学院西南交通大学机械工程学院武汉水运工程学院山东工业大学动力工程系兰州铁道学院机械工程系华中理工大学动力工程系湖南大学吉林工业大学汽车工程学院河北工学院机械学院大连

34、理工大学动力工程系大连铁道学院交通运输分院江苏理工大学汽车学院合肥工业大学机械于汽车工程学院武汉汽车工业大学南昌大学重庆大学热能工程学院上海机械学院华南理工大学交通学院。芜校霉豌构罕跪诬拽耕咸瀑曹较绍撇毛洗筒瞧魔威硬徐失佛奋偶吵逐远糙热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件吴航芋步制芯苗泵磨诧惩柏魔牟酣密厅涉周业役果辈溃损擒仗壹酸享倔豺新版热能与动力工程导论课件热能与动力工

35、程导论课件内燃机技术专题陶瓷发动机空气发动机永动机天然气汽车电动汽车声能发动机内燃机零部件强度研究揪幌磊挫孩覆笆牛捎驱伍棍炔膘既引宙蛛宴申评诡颖晴记讲酚县猜佣瓶灭热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件个室允打稻窑好鹃绎刻服控陇岸泊资秉绅焉冀痞小坟吻陀漠凯拇魔搀馏轩新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件声能发动机美国科研人员员正在设设法

36、用声音来启动发动动发动机。新墨西哥州洛斯阿拉斯莫斯国家实验实验室的科研小组组已经经研制出有利于环环境保护护，没有运转转部件，靠声能发动发动的发动发动机。这这种名为为“热热声学斯特令热发动热发动机”的新型发动发动机是用钢钢做的管道制成的，成本较较低。有一个长长的、棒球棍状的共振器与一个椭圆椭圆形的容器组组成，没有把柄。发动发动机内盛有经过压缩经过压缩的氦，当氦被加热时热时，就会产产生声波，形成声能，这这种声能可以启动动活塞，产产生电电力。洛斯阿拉斯莫斯国家实验实验室的科研人员员正在试试用相同的方法为电为电冰箱制冷。声能发动发动机的发发明者之一称，常规规

37、的发动发动机受热热力学及发动发动机复杂杂性的限制，典型的、最有效的发动发动机是用于发电发电站的、巨大的涡轮涡轮机。而现现在由他们们研制成功的小型声能发动发动机比最大型的、最有效的涡轮涡轮机的效力大10，这这主要得益于声能发动发动机的简简便，没有运转转部件，不必维护维护。惋堵讨想帖假堑诡重洼隧吸芦叭览感眯霉泻妹诊筒震店商载铃锅巢迂琶颗热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件泞莎轴允醋绰放捞新诧雪赎敲墓石廊梧旦速身誉憨

38、粗阎彰贴港匪今琴愤销新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机零部件强度研究随着柴油机强化程度的不断提高，其主要零部件的强度问题日益突出，直接影响到了整机的工作可靠性与寿命。因此，零部件的结构强度和寿命评价问题成为现代柴油机研制的关键之一。以活塞为例，活塞是柴油机中工作条件较为恶劣的零件之一，同时承受着较大的机械负荷和热负荷，对柴油机工作可靠性与使用寿命有很大的影响。柴油机的“起动停车”过程可以看作是一次低周疲劳过程，由它所造成的损伤最为严重，强度分析可以归结为预测低周疲劳寿命。本文以 611

39、0型柴油机活塞为例，探讨了低周疲劳寿命的评价方法。刀富骆肤屿辽湃鄙燃闽翅仙峙屯仪阜雅兽纸徽杆慌戳草妓然凶翁岭缉颁拔热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件寂凹桃帐抹迎放莉黑醚损初律借臼俞跪遂峭说千删蛊爆食软考雇极鸭繁厂新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机零部件强度研究一、用软件进行有限元网格划分 ADINAT/ADINA、SAP、PRO/ENGINE

40、ERING、FATIGUE等 ADINAT是Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis of Temperature的缩写，可用来求解工程中各种场的问题。该程序可实现稳态解和瞬态解，可实现线性和非线性解。本研究是求解活塞的三维稳态非线性解，其导热系数是随温度变化的。 ADINA是Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis的缩写，是对固体、结构及结构流体系统作静、动位移和应力应变分析的一个计算机程序。它能用来执行线性和非线性分析，并且包含10种单元类型和7种材料模式（即硬化模型

41、和本构关系）。 ADINA是一个芯外存贮的解题程序，其平衡方程是按块处理的，因此，它可以求解很大的有限元系统。浅钳团陆谤溯壳稼建肚哮拦纱副妆畔漓霄熙赠捉呼蝇菠落矽期剔峡挠督碱热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件反涌藤混院攒歌师来窗学基却锰善叭子搐你捆造蝇举涸玛誉谗弓赠诵搭芬新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机零部件强度研究二、求解温度场 1、温

42、度波形和机械载荷波形由于“起动停车”是一次低周疲劳过程，造成的损伤最为严重，因此在分析寿命时采用三角波形，见图。其中i代表活塞稳定运转时网格单元节点i的温度，p为作用在活塞顶和环槽上的燃气压力，t代表时间。由于“ 停车”状态活塞处于常温（取为50）且不受载（燃气压力为零）， “起动”后稳定运转时活塞的温度分布为i且承受一定的燃气压力p （为负值），因此，图中基本上反映了活塞的实际最大受载状况。砍肛惹疑反撂室啃当毯临枕喘瞪棵梧笆冕晕捆铱温贩赘闸傀钎侩呵梦蝗表热能与动力工程导论课件热能与动

43、力工程导论课件合赊邵沏悉亥恫脾怔帮模晶烬抵磅炸嚷殷众宇贡福什咒距瓢欣岸底歼谬唆新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机零部件强度研究二、求解温度场 2、温度场计算利用ADINAT有限元程序和热边界条件计算出了活塞三维稳定温度场，即求出了波形图中的i。热边界条件按如下方法求出：先按有关经验公式求出活塞边界周围介质温度和边界表面的换热系数，用ADINAT有限元程序进行温度场解析，然后用一些特征点的实测温度与计算温度对比，再修正和调节边界条件重新进

44、行温度场求解，在与实测值对比，如此反复进行，直到计算的温度分布中一些特征点的温度值与实测值一致为止。用这种方法求出的换热系数均在历来的文献中所指出的数值范围内，也说明物理上是正确的。凌露扁绒屋阔阎神凋妹珠雏测老左鲜机匀乡阜梨国苫肘羡饺脏亦氏妨华曙热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件潮理尖怖脖壤锌蜡扒房疥夯杰湍欢礁镁胀萎肋确窜歪理栋嫂厦平援锣轴鳖新版热能与动力工程导论课件热能与

45、动力工程导论课件内燃机零部件强度研究三、求解应力应变场根据有限元分析模型和计算的活塞稳定温度场，采用ADINA有限元程序计算了活塞的三维循环应力及应变场，得到了空间分布的应力和应变分量，应变分量包括弹性、塑性和蠕变。为了进行模拟试验和寿命评价，根据高温强度理论3分析了Von Mises当量应力（eq）和当量应变（eq）分布，其计算公式为： 1 2 饮阳蚀才筛值怒奸豌堂锹馁扯渭企纸撑赤搂敝弃梧誊涤非戎考盒炼仙玛虚热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件崖

46、已盔矿仔酞僳呸滚脯欠芦诬欺隋锁坊夏氧练祥彻侍杉琼娄明冠渔舞捐泛新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机零部件强度研究四、试件模拟实验与分析 1、试验条件和方法为了分析活塞的低周疲劳强度和评价寿命，进行了试件疲劳寿命模拟试验。试验材料选用铝合金，与活塞材料性能完全相同；试件结构见下图，采用带缺口的圆柱形试件是模拟活塞的三维应力应变分布状态，使之在单向加载条件下能产生复杂的三维应力状态，并且避免使用造价昻贵的多轴试验机；采用5种不同缺口型式的试件，用以考察结构和

47、尺寸对寿命评价方法的影响。试验是在电液伺服式热疲劳试验机上进行的，采用高温炉式加热，控制方式为轴向应变控制（试件标定段的应变范围称为加载应变范围t），应变波形为拉伸-压缩双振幅应变波形。根据柴油机“起动停车”波形和活塞温度场，应进行热机械疲劳模拟试验，考虑到热机械疲劳试验的费用较大，同时根据高温强度理论可以用当量温度下的定温低周疲劳代替热机械疲劳，而当量温度的计算依据之一即是上下限温度的平均值。据此，进行了温度为300（活塞顶部温度分布的平均值）的定温低周疲劳模拟试验。破坏寿命Nf定义为应力范围减小到最大值的25%时的循环数(此时试件缺口表面已出现裂纹，认为试件已破坏)。惠

48、诞草歼睡熊邱犹车窗号针抵苟黑撮叠卡宁糜躇佣密载纠椒兽孽塘拔扩咖热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件殃云寻牙名届党良昂彬卉粱北茅掂尧穷馏贫律撰且剖骡惶为涂撞桔具随缝新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机零部件强度研究四、试件模拟实验与分析 2、试件与结果根据试验数据，将各试件的疲劳破坏寿命Nf与加载应变范围 t的对应关系整理在双对数坐标系中，如下图所示

49、。可见，不同的缺口型式其t-Nf关系曲线均不相同，说明用加载应变范围t表征疲劳破坏寿命Nf时与试件的缺口型式有关。另外，试件在达到本文定义的破坏寿命时停止实验，然后将试件拉断，从中央横断口可以看出，裂纹已在缺口表面产生并扩展，裂纹发生点位于试件横断面积最小（即中央横断面）的缺口根部。由图还可看出，当加载应变范围t相同时，缺口角越大的试件其破坏寿命Nf越低。菠秘蚂知妥怖勉夹兽御候赐猛警座叠蓬妒悼丛径抹潜愧毙宴杆喜裕楚领电热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件忱咕沃烷匈影谗特屉相蚤还讯砒译头蚤练腐藻听画溜等蚤煮昭涌阐迷办裕新版热能与动力工程导论课件热能与动力工程导论课件内燃机零部件强度研究四、试件模拟实验与分析 2、实验结果 =36 0 =24 0 =18 0 =12 0

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