[发明专利]发动机缸盖模型低周疲劳寿命分析方法

权利要求书

1.一种发动机缸盖模型低周疲劳寿命分析方法，其特征在于，

步骤S100，开始；

步骤S101，获取缸盖疲劳分析所需要的数模及相关装配参数，建立有限元网格模型；

步骤S102，加入装配关系后建立温度场分析模型，映射缸内燃烧及水套换热边界进行温度场分析；

获取缸盖疲劳分析所需要的数模及相关装配参数，在有限元前处理软件中将3D数模进行网格离散处理，建立有限元网格模型；

建立网格模型后,在前处理软件中按实际装配边界建立各个零件之间的装配关系；

设置温度场分析，建立缸体缸盖温度场分析模型，通过网格映射将缸内燃烧和冷却水套换热系数及温度边界映射到缸体缸盖结构网格上进行缸盖温度场分析；

步骤S103，查看缸盖温度场分析结果并在相同工况下与缸盖温度场测试结果进行对标；缸盖温度场分析结果是指综合考虑冷热边界后，热传导分析稳定后结构实际的温度；

步骤S104，判断是否满足温度场对标条件；

满足温度场对标条件，跳转步骤S106；不满足对标条件跳转步骤S105；相同工况指：怠速和额定功率点工况；

步骤S105，调整燃烧及水套换热边界，跳转步骤S102；重新计算温度场，直至满足温度场对标条件为止；

步骤S106，进行缸盖应力分析；

步骤S107，获取缸盖应力分析结果进行缸盖高周疲劳分析，获取最小疲劳安全系数；

在FEMFAT疲劳分析软件中用四个缸爆发压力分析步计算的应力结果做为一个循环进行高周疲劳强度分析；

步骤S108，判断是否满足高周疲劳设计要求，看高周疲劳分析安全系数是否大于1.1，大于1.1则满足疲劳设计要求，小于则不满足；若满足高周疲劳设计要求跳转步骤S110；不满足高周疲劳设计要求跳转步骤S109；则需要针对缸盖薄弱位置进行优化，直至满足高周疲劳设计要求；

步骤S109，优化缸盖结构，针对安全系数较小的薄弱位置结构进行加厚加强处理，跳转步骤S101；

步骤S110，全模型中提取缸盖模型位移及温度边界；

步骤S111，参照低周疲劳试验循环工况对边界进行处理；

步骤S112，子模型加载循环工况边界进行应力分析；

步骤S113，缸盖低周疲劳寿命分析；使用试验测试得到准确的缸盖热机疲劳参数；综合考虑氧化、蠕变及机械载荷作用，能够获得较准确低周疲劳寿命结果；

步骤S114，判断是否满足设计要求，看低周疲劳分析循环寿命是否大于试验规范的循环次数，大于试验规范的循环次数则满足低周疲劳设计要求，小于则不满足。不满足设计要求跳转步骤S109，满足设计要求跳转步骤S115；

步骤S115，结束。

2.根据权利要求1所述发动机缸盖模型低周疲劳寿命分析方法，其特征在于：

所述步骤S102，缸内燃烧在缸体缸盖之间形成的密闭空间进行，温度及换热系数映射按以下步骤：

步骤S201、在缸体缸盖结构上将与燃烧气体接触的部分网格生成一层很薄的面网格，该层面网格与结构网格共节点，即共享边界信息；

步骤S202、将面网格导出为inp格式的文件，里面含有网格编号及位置信息；

步骤S203、inp文件输入给燃烧分析映射气体测的温度及换热系数，匹配位置关系将燃烧分析得到的温度及换热系数信息映射到该层面网格上位置一致的网格编号上并保存在inp文件中；

步骤S204、温度场分析时，读取映射温度及换热系数后的inp文件，通过查找相同的网格编号将inp文件中该编号的温度及换热系数输入到温度场分析模型中作为温度场分析的热边界；

水套温度及换热系数边界也采用相同的方法映射到结构网格上作为温度场分析的冷边界；在分析软件中提交考虑缸内燃烧及水套散热的冷热边界的热传导分析任务。

3.根据权利要求1所述发动机缸盖模型低周疲劳寿命分析方法，其特征在于：

所述步骤S104，热传导分析稳定后查看缸盖在怠速和额定功率点工况的温度分布，并与相同工况下的温度场测试结果进行对标，若分析结果与测试结果误差在5％以内，则认为满足温度场对标条件，温度误差超过5％则认为不满足温度对标条件，需要检查温度场分析边界条件；

参考温度场对标结果重新进行燃烧分析及水套CFD分析后获得新的温度及换热系数边界重新映射后计算温度场，直至满足温度场对标条件为止。