基于CAE的柴油机轻量化铝制底座结构评估



基于CAE的柴油机轻量化铝制底座结构评估

改善燃油经济性和减少排放正在成为未来更轻、更快汽车的关键。这就要求未来的发动机能够满足两个相互矛盾的需求，即高功率密度发动机与轻量紧凑的发动机设计。通过严格和精确的结构评估才能达到最佳的设计要求，而小型化的发动机是实现上述需求的最佳方式。3缸柴油发动机最适合于实现高功率和轻量化性能，但其设计复杂，主要原因在于需要平衡性更好的曲轴。同时，一体化铸铁镶铝底座和平衡轴的安装、制造工艺、工作温度、燃烧压力加大等问题也增加了设计的复杂性。

阐述了评估工作载荷下铸铁镶铝底座结构强度的方法，该方法考虑材料非线性，随温度变化的特性变化，不均匀的膨胀和收缩，机座不同材料接触面的相互作用，热机械载荷产生的应力，淬火和加工产生的残余应力等因素的影响；通过流体力学仿真得到的工作温度和通过多体动力学仿真得到的轴承动态载荷也被作为评估疲劳安全性的影响因素。考虑到以上因素，能够得出结构强度的准确预测。为了减少迭代次数，利用分块建模技术，在不影响整体刚度的情况下，对局部进行快速修改。为制定出最佳的高密度、轻量化柴油发动机设计提供理论依据。

Vivek H Yadav et al. SAE 2013-01-1200.

编译：张林林