2。1。1 有限元法简介 5

2。1。2 ANSYS Workbench 软件介绍 5

2。2 热分析的基本理论 5

2。2。1 热分析的类型 5

2。2。2 稳态温度场 6

2。2。3 温度场的三类边界条件 7

2。3 机械分析的基本理论 8

2。3。1 弹性力学点应力状态 8

2。3。2 弹性应力——应变方程 8

2。4 热机耦合理论 9

2。5 本章小结 9

第三章 缸盖三维建模 10

3。1 4L68 柴油机及缸盖的相关参数 10

3。1。1 4L68 柴油机的参数 10

3。1。2  缸盖材料的参数 12

3。2 缸盖的三维建模 12

3。2。1  三维建模软件 Pro/E 简介 13

3。2。2  缸盖建模的详细过程 13

3。2。3  计算缸盖的质量 17

3。3 本章小结 17

第四章 柴油机工作过程计算和边界条件的确定 18

4。1 柴油机工作过程计算 18

4。2 边界条件的确定 26

4。2。1  热边界条件的确定 26

4。2。2  机械应力边界条件的确定 28

4。3 本章小结 28

第五章 缸盖的有限元分析 29

5。1 缸盖模型的导入与网格划分 29

5。2 缸盖的温度场分析 31

5。3 缸盖的热应力分析 32

5。4 缸盖的机械应力分析 35

5。5 缸盖的热机耦合分析 37

5。6 缸盖的机械应力疲劳分析 38

5。7 本章小结 39

结论与展望 40

致谢 42

参考文献 43

第一章 绪论

1。1 概述

从上世纪工业开始，发动机就备受推崇，经过设计者们的不断发展与改良， 现在发动机的设计制造已经达到相当高的水平。因为发动机有着较高的热效率、广泛 的适用性和良好的经济性的特点，所以已经被广泛地应用于各行各业中。发动机的不 断改良，同时也推进了人类文明的不断发展与进步。

发动机经过长时间的发展，虽然发动机的组成结构没有发生很大的变化，但是它 的各个零部件的性能有了显著的提高，其动力性、经济性、可靠性以及环保性等主要 技术指标有了质的提升。近十年以来，为落实科学发展观，贯彻绿色发展与可持续发 展的政策，不断有新的关于发动机的专利发明与技术成果被提出落实，这样有效地减 少了氮氧化合物等有害物质的排放，同时对发动机的振动与噪声的减少做出了很大贡 献[1]。