Численное исследование трехмерного напряженно-деформированного состояния блока цилиндров автомобильного дизеля с учетом его контактного взаимодействия с коленчатым валом

• Автор: Голубев, Юрий Владиславович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 220 с. : ил.

Оглавление
Основные условные обозначения и сокращения Введение
ГЛАВА 1. Развитие расчётно-экспериментальных исследований блоков цилиндров двигателей
1.1. Обзор расчётных исследований
1.1.1. Методы исследования
1.1.2. Эволюция конечно-элементного моделирования блоков цилиндров для определения их напряжённо-деформированного состояния
1.1.3. Обзор работ по динамическому анализу блоков цилиндров
1.1.4. Особенности создания и использования математических моделей
1.2. Обзор экспериментальных исследований
1.2.1. Применяемые методы
1.2.2. Обзор экспериментальных исследований блоков цилиндров двигателей с помощью метода тензометрирования
Выводы к первой главе
ГЛАВА 2. Создание математических моделей блоков цилиндров

2.1. Используемые программные средства

2.2. Построение конечно-элементной модели отсека блока цилиндров двигателя 6 ЧН 13/14 (ЯМЗ-236Н)
2.3. Построение твёрдотельной модели второго отсека блока цилиндров двигателя 4 Ч 10,2/12,2 (ЯМЗ-534)
2.4. Построение твёрдотельной модели блока цилиндров и твёрдотельной и конечно-элементной моделей отсека блока цилиндров двигателя 4 Ч 10,2/12,2 (ЯМЗ-534)
Выводы ко второй главе
ГЛАВА 3. Выполнение численного исследования
3.1. Решение контактной задачи
3.2. Используемые программные и аппаратные средства
3.3. Расчёт среднего отсека блока цилиндров дизеля 6 ЧН 13/14 (ЯМЗ-236Н) без учёта коленчатого вала
3.3.1. Нагружение и закрепление модели
3.3.2. Проведение расчётов
3.4. Расчёт среднего отсека блока цилиндров дизеля 6 ЧН 13/14 (ЯМЗ-236Н) с жёстко установленным коленчатым валом
3.5. Расчёт второго отсека блока цилиндров дизеля 4 Ч 10,2/12,2 (ЯМЗ-534) от действия монтажных нагрузок
3.5.1. Нагружение и закрепление модели
3.5.2. Проведение расчётов
3.6. Расчёт второго отсека блока цилиндров дизеля 4 Ч 10,2/12,2 (ЯМЗ-534) от действия монтажных, инерционных и газовых нагрузок
3.6.1. Нагружение и закрепление модели
3.6.2. Проведение расчётов

3.7. Расчёт второго отсека блока цилиндров дизеля 4 4 10,2/12,2 (ЯМЗ-534) от действия монтажных, инерционных и газовых нагрузок 126 при жёсткой установке коленчатого вала
3.8. Расчёт второго отсека блока цилиндров дизеля 4 4 10,2/12,2 (ЯМЗ-534) от действия монтажных, инерционных и газовых нагрузок с 127 учётом контакта
Выводы к третьей главе
ГЛАВА 4. Анализ результатов выполненного исследования
4.1. Сравнение результатов тензометрирования и расчёта блоков ци-

линдров
4.2. Анализ напряжённо-деформированного состояния расточек блока

цилиндров дизеля 6 4Н 13/14 под коренные подшипники
4.3. Анализ напряжённо-дсформированного состояния расточек блока цилиндров дизеля 4 4 10,2/12,2 под коренные подшипники
Выводы к четвёртой главе
Выводы по работе
Литература
Приложение П1. Результаты численных и натурных эксперимен-

тов, выполненных различными исследователями
Приложение П2. Описание программы VormDieseI
Приложение ПЗ. Исходные данные к численному исследованию блоков цилиндров дизелей 6 ЧН 13/14 и 4 Ч 10,2/12,2 Приложение П4. Результаты численного расчёта отсеков блоков цилиндров дизелей 6 ЧН 13/14 и 4 Ч 10,2/12

усталостное разрушение материала блока. Авторы объясняли неравномерность роста напряжений по зонам различными жёсткостями последних и выбранной схемой закрепления стойки.
Полученные результаты расчётов позволили судить о поведении кольцевой опоры под действием газовых сил - она стремилась принять форму овала с большой осью примерно совпадающей с линией действия суммарной нагрузки. Максимальная расчётная овализация составила 200 мкм (при Рг = 13 МПа) и 320 мкм (при Рг = 20 МПа), тогда как экспериментальная овализация составляла 210 мкм для Рх =13 МПа, что говорило о хорошем согласовании расчёта и эксперимента.
Выполненная работа позволила сделать следующий вывод. При расчёте подшипника и выборе закона распределения нагрузки по роликам целесообразно учитывать изменение жёсткости коренного роликоподшипника по углу поворота коленчатого вала и характер деформаций опорного узла.
Один из способов определения плоского НДС поперечной стенки дизеля был предложен Н.Д. Чайновым и М.И. Раенко в работе [20]. Объектом исследования в ней был сварно-литой блок У-образной конструкции (с углом развала цилиндров 42 °) дизеля 16 ЧН 26/26.
Было отмечено, что газовые силы в отличие от инерционных нагрузок имеют более локальный характер и могут быть уравновешены в пределах работающего и двух смежных с ним отсеков. В этом случае вместо всего блока можно было ограничиться рассмотрением наиболее нагруженных второй и третьей стоек.
Поскольку характер действующих на стойки нагрузок является циклическим, для оценки напряжённости стоек необходимо было использовать максимальные по амплитуде переменные напряжения, применяющиеся при определении запасов прочности конструкции. Для этого в качестве расчётных были выбраны экстремальные состояния, в пределах между которыми изменяются