[发明专利]一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法

权利要求书

1.一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：基于柴油机气缸盖的三维模型，对柴油机气缸盖进行高周疲劳有限元疲劳强度计算；

步骤二：对步骤一得到的高周疲劳有限元疲劳强度计算结果进行分析，验证柴油机气缸盖的设计方案是否可行；

步骤三：基于柴油机气缸盖的三维模型，对柴油机气缸盖进行低周疲劳有限元疲劳强度计算；

步骤四：对步骤三得到的低周疲劳有限元疲劳强度计算结果进行分析，验证柴油机气缸盖的设计方案是否可行。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，其特征在于：所述高周疲劳有限元疲劳强度计算，包括如下步骤：

步骤(1)：基于柴油机气缸盖的三维模型，进行高周疲劳有限元疲劳强度计算前处理，采用CAE网格划分工具对整个柴油机气缸盖区域进行网格划分，划分区域包括气缸盖、气门、气门座圈、气门导管；

步骤(2)：进行高周疲劳有限元疲劳强度计算求解器的设置，包括缸盖各部位表面温度与对流换热系数、火力面气体爆发压力、约束位置、缸盖螺栓预紧力，疲劳计算工况设置为各缸火力面气体爆发压力轮流加载；

步骤(3)：进行高周疲劳有限元疲劳强度仿真计算，当计算收敛后，停止计算；

步骤(4)：提取高周疲劳有限元疲劳强度计算结果。

3.根据权利要求2所述的一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，其特征在于：对高周疲劳有限元疲劳强度计算结果进行分析，验证标准包括：

①气缸盖最高温度低于380℃；

②气缸盖各处疲劳强度安全系数高于1.0。

4.根据权利要求3所述的一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，其特征在于，所述低周疲劳有限元疲劳强度计算，包括如下步骤：

步骤(1)：基于柴油机气缸盖的三维模型，进行低周疲劳有限元疲劳强度计算前处理，采用CAE网格划分工具对整个柴油机气缸盖区域进行网格划分，划分区域包括气缸盖、气门、气门座圈、气门导管；

步骤(2)：进行低周疲劳有限元疲劳强度计算求解器的设置，包括缸盖各部位表面温度与对流换热系数、火力面气体爆发压力、约束位置、缸盖螺栓预紧力，疲劳计算工况设置为装配工况、热负荷工况、各缸热机负荷工况轮流加载；

步骤(3)：进行低周疲劳有限元疲劳强度仿真计算，当计算收敛后，停止计算；

步骤(4)：提取低周疲劳有限元疲劳强度计算结果。

5.根据权利要求4所述的一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，其特征在于：对低周疲劳有限元疲劳强度计算结果进行分析，验证标准为：

气缸盖各处最大应力低于500Mpa。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，其特征在于：进行柴油机气缸盖设计分析的CAE软件为ANSYS、FESAFE。

7.根据权利要求1至5任一所述的一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，其特征在于：进行柴油机气缸盖设计分析的CAE软件为ABAQUS、NASTRAN、NCODE、FAMFET。

8.根据权利要求6所述的一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，其特征在于：

采用ANSYS软件与FESAFE软件进行高周疲劳有限元疲劳强度仿真计算，包括以下步骤：首先采用ANSYS软件完成强度计算，从而生成一个格式类型为.rst的结果文件，其中包含了各载荷步、各工况下零部件的应力结果；再将此.rst结果文件载入FESAFE软件，把其中每一步的应力值作为疲劳分析的载荷步，并在FESAFE软件中设置好各零部件的材料疲劳属性，从而完成高周疲劳有限元疲劳强度仿真计算。

9.根据权利要求6所述的一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，其特征在于：

采用ANSYS软件进行低周疲劳有限元疲劳强度仿真计算，包括以下步骤：首先施加缸盖螺栓预紧力；然后在此基础上模拟柴油机热工况，施加缸盖、进排气道、水套、火力面部位的热边界，进行低周疲劳有限元疲劳强度仿真计算。