[发明专利]考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法

说明书

本发明公开的一种考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法，属于气缸盖应力分析技术领域。本发明实现方法为：确定热‑机耦合计算考虑分散性的参数；通过实验或工况计算确定考虑分散性的参数的平均值；基于参数平均值，对气缸盖进行热‑机耦合有限元分析预测，并单独分析各危险部位的应力分布，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；基于蒙特卡罗算法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，得到各危险部位的应力分布以及应力概率分布；基于预测数据解决气缸盖领域相关工程技术问题。本发明具有分析预测效率高的优点。

技术领域

本发明涉及气缸盖应力分布分散性的多因素分析方法，属于气缸盖应力分析技术领域。

背景技术

气缸盖作为发动机的核心部件之一，在工作过程中受多方面因素影响，导致气缸盖的受力具有分散性。因此其应力分布分散性研究方法是气缸盖强度评估的核心技术之一。但是气缸盖的结构较复杂，分析其工作应力时许多方面都具有分散性，比如结构、材料属性、载荷、边界条件等，如今很难把更多的因素考虑到应力分析中。本文提出的方法利用蒙特卡罗算法考虑了气缸盖多因素的分散性，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，通过蒙特卡罗算法和有限元分析预测的结合，提高分析预测效率。

发明内容

为了解决气缸盖多因素分散性考虑不足的问题，本发明公开的考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法要解决的技术问题是：基于蒙特卡罗算法自主识别气缸盖模型参数，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，提取气缸盖各危险部位的应力分布情况，得到其应力概率分布。此外，本发明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，通过蒙特卡罗算法和有限元分析预测的结合，提高分析预测效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明公开的考虑气缸盖多因素分散性的应力分布分析方法，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。

作为优选，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。

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。