内燃机也停止工作。因此对于活塞的设计好坏将直接影响到内燃机的使用性能和使用 持久性和可靠性。

因此本课题通过对活塞应力场、温度场、热机耦合场的综合分析得出活塞的设计 要求：选用热强度性能好，散热性能好，热膨胀性能好，耐磨耐高温，有良好的减少 摩擦性能以及工艺性能良好的材料以及活塞要机构简单具有足够的刚度和强度能够 很好的减少应力集中的现象，能够很好的实现与缸套无缝配装，另外活塞质量要轻， 密封性能要高，摩擦损失要低[6]。

1。2 课题研究的现状

1。2。1 活塞有限元模型的建立

1。2。2 确立活塞的边界条件

1。2。3 活塞数值模拟方法的分析研究

1。3 本课题的主要研究内容及方法

本文主要是研究 4L88 型四缸内燃机活塞的强度问题。对活塞主要是进行热负荷 强度分析、机械载荷强度分析，最后在综合考虑热负荷与机械负荷对活塞的共同作用， 从而将热应力与机械应力进行耦合研究活塞的强度问题。利用 ANSYS 软件分析应力 集中的区域以及形变分布的情况，分析确定活塞最容易破坏的地方，为将来内燃机活 塞的优化设计提供理论帮助，进而提高发动机的强度，促进汽车行业的发展。本文的 具体研究内容与方法如下：

(1)利用 Pro/E 三维制图软件建立 4L88 型四缸发动机活塞的三维几何模型，为了 后续工作的方便，所建模型的工艺倒角、铸造圆角等可简化；

(2)将所建活塞模型导入 ANSYS 软件中，从而建立活塞的有限元实体模型，实现 了 Pro/E 与 ANSYS 的完美契合。

(3)利用 ANSYS 软件进行该活塞有限元实体模型的有限元网格划分，为了减少计 算量更好的划分网格，只采用二分之一活塞模型进行自由网格划分；

(4）基于热分析的理论基础和稳态温度场的经验公式及柴油机示功图确定活塞的 热边界条件，并对活塞的温度场进行分析，基于此，利用 ANSYS 软件对活塞的热应 力和热变形进行有限元分析，得出热变形分布图。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

(5)计算活塞在最大爆发压力下的机械应力，确定内燃机在稳定工作时活塞燃烧 室顶面以及活塞侧面所受机械应力的分布并得出应力随活塞曲轴转角θ的变化规律。 从而分析得出活塞的受力边界条件。并以此条件在 ANSYS 软件中对活塞进行应力场 的有限元分析，得出应力应变分布图。

(6)在热分析与应力分析的基础上，采用有限元法对热负荷与机械负荷共 同作用下的热机耦合进行分析，得出形变分布图。

1。4 小结

本章概述了内燃机活塞研究的背景、国内外研究现状以及活塞模型的建立过程和 导入 ANSYS 软件进行模拟分析。确定了本文活塞研究的主要内容和意义