[发明专利]考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法

权利要求书

1.考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：根据气缸盖所受应力的影响因素，确定热-机耦合计算考虑分散性的参数；

所述影响因素包括结构因素、材料因素、工艺因素、工况因素、温度因素；

所述考虑分散性的参数包括材料属性、载荷条件、摩擦系数、温度条件；所述材料属性包括弹性模量、泊松比、导热系数、密度、热膨胀系数、屈服应力、比热；所述载荷条件包括螺栓预紧力、爆发压力；

步骤二：确定考虑分散性的参数的平均值；

步骤三：基于步骤二确定的考虑分散性的参数的平均值，对气缸盖进行热-机耦合有限元分析预测，通过采取单独分析各危险部位应力分布的方法，缩小各部位的分析范围，提高预测气缸盖应力分布的精确性；

步骤三中，对气缸盖进行热-机耦合有限元分析预测，具体实现步骤如下：

步骤3.1：将网格模型导入有限元软件中；

步骤3.2：设置材料参数，设置步骤二中确定的考虑分散性的材料参数平均值；

步骤3.3：建立分析步，所述分析步包括装配分析步、载荷分析步；

步骤3.4：设置气缸盖模型接触属性；

步骤3.5：设置步骤二中确定的考虑分散性的载荷条件、温度条件平均值，以及边界条件；

步骤3.6：通过步骤三中采取单独分析各危险部位应力分布的方法，建立各危险部位的网格集合；

步骤3.7：根据所述步骤3.2、步骤3.5设置的材料参数、载荷条件、温度条件，进行气缸盖热-机耦合有限元分析预测；

步骤四：基于蒙特卡罗算法自主识别确定的气缸盖参数类型，并对需考虑分散性的参数进行正态分布设置，将更多参数的分散性考虑进气缸盖有限元分析预测中，对所述参数进行简单随机抽样，并基于简单随机抽样后的参数值进行多次热-机耦合有限元分析预测；

所述气缸盖参数即为步骤一确定的热-机耦合计算考虑分散性的参数；

步骤五：对步骤四得到的多次热-机耦合有限元分析预测结果提取应力数据，得到各危险部位的应力分布，通过数据拟合得到各危险部位的应力概率分布。

2.如权利要求1所述的考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法，其特征在于：还包括步骤六，根据步骤四得到的气缸盖多次热-机耦合有限元分析预测结果，以及步骤五得到的气缸盖各危险部位的应力概率分布，解决气缸盖领域相关工程技术问题；

所述气缸盖领域相关工程技术问题包括评估气缸盖强度、预测气缸盖寿命、优化气缸盖结构与性能。

3.如权利要求1或2所述的考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法，其特征在于：步骤二实现方法为，

步骤一所述材料属性的平均值是由气缸盖性能实验确定；所述载荷条件是由工况计算确定。

4.如权利要求3所述的考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法，其特征在于：气缸盖爆发压力计算公式为：

其中：p为气体爆发压力，由实验或仿真获得，d为气门直径，p_e为施加在气门座圈上的等效压力；S_e为气门与气门座圈接触面面积。

5.如权利要求3所述的考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法，其特征在于：步骤四中，通过ISIGHT软件利用蒙特卡罗算法自主识别确定的气缸盖参数类型，并对需考虑分散性的参数进行正态分布设置，将更多参数的分散性考虑进气缸盖有限元分析预测中，对所述参数进行简单随机抽样；将简单随机抽样后的参数值作为输入，通过ISIGHT软件调用ABAQUS软件进行多次热-机耦合有限元分析预测；

正态分布随机变量x密度函数和分布函数如下：

其中：μ_x、σ_x分别为随机变量x的均值和标准差。

6.如权利要求5所述的考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法，其特征在于：所述有限元软件为ABAQUS。

7.如权利要求6所述的考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法，其特征在于：步骤四具体实现步骤如下，

步骤4.1：在ISIGHT软件中建立计算流程，其中主要包括两类：参数分散性设置算法和有限元分析预测；

步骤4.2：在有限元分析预测类中选择ABAQUS软件，导入步骤三中的计算数据和结果数据，软件可直接识别气缸盖的材料参数、载荷参数、温度参数，并将步骤一中确定的需要考虑分散性的参数勾选；

步骤4.3：利用蒙特卡罗算法自主识别步骤4.2中勾选的需考虑分散性的参数，对所述参数进行正态分布设置，将更多参数的分散性考虑进气缸盖有限元分析预测中，并对所述参数进行简单随机抽样；

步骤4.4：通过ISIGHT软件调用ABAQUS软件进行多次热-机耦合有限元分析预测。