摘要随着船用柴油机向大功率、高负荷发展，活塞的工作环境也愈发恶劣。活塞长期 处于高温、高负荷和润滑不良的情况下工作，承受周期交变的机械负荷与热负荷，是 柴油机中故障发生较多的零部件之一。一直以来，中速柴油机的活塞设计都是研究关 注的重点，三维有限元分析是设计和评估活塞结构的重要方法。84103

该活塞模型为中速柴油机的钢顶铝裙组合结构活塞，活塞头部与裙部采用螺栓连 接。根据提供图纸，运用 UG10。0 建模软件对组合活塞进行三维建模，建立的模型包 括零件图和装配图。活塞头部在气缸中承受最为恶劣的机械负荷和热负荷，因此将活 塞头部运用 ANSYS Workbench 15。0 软件进行稳态热分析。选择的工况是柴油机的燃 烧过程，整合出了柴油机的燃气平均温度，进行了热机耦合应力分析。在分析中，考 虑了活塞头与活塞裙之间的接触热阻，对活塞头各个面进行了边界条件分析和整合。

毕业论文关键词：活塞，有限元，热边界条件，UG，热应力

AbstractWith  the  high  power,  high  load  development  of  Marine  diesel  engine,   workingimportant way to design and evaluate the structure of piston。

The  piston  model  for steel  roof aluminum  skirt combination  structure of   medium

the piston head of the surface boundary conditions are analyzed and integrated。stress

目 录

第一章 绪论 3

1。1 活塞三维设计及有限元分析的背景与意义 3

1。2 活塞建模及有限元分析的发展 4

1。3 本课题研究内容 5

第二章 理论基础及软件平台 6

2。1 活塞热分析原理 6

2。2 热分析的有限元原理 6

2。2。1 傅里叶定律 6

2。2。2 有限元分析方法简介 6

2。2。3 有限元软件介绍 7

第三章 活塞的三维设计 8

3。1 活塞裙的三维设计 8

3。2 活塞顶的三维设计 14

3。3 其他部件的三维建模及装配 16

第四章 边界条件的确定 18

4。1 边界条件概述 18

4。2 换热系数的计算 19

4。2。1 活塞顶面的换热系数的确定 19

4。2。2 活塞冷却油腔的换热系数及滑油平均温度 20

4。2。3 活塞顶火力岸及环区的换热系数 22

4。2。4 活塞冷却腔内的换热系数 24

4。2。5 活塞顶与活塞裙接触面的换热系数 24

第五章 活塞温度场计算分析 26

5。1 概述 26

5。2 有限元分析的前处理 26

5。3 网格的划分 27

5。4 施加边界条件 28

5。5 求解结果