表的内容
基于Catia-Ansys的内燃机活塞设计与分析
文摘:
本课题主要进行活塞的设计、分析和制造。活塞是往复式发动机、往复式泵、气体压缩机和气动缸等类似机构的部件。在发动机中，它的作用是通过活塞杆和/或连杆将气缸中膨胀气体产生的力传递给曲轴。本文对活塞进行了设计、分析，并对其制造工艺进行了研究。
活塞温度对SI发动机的效率、排放和性能有相当大的影响。研究的目的是测量活塞从冷启动到稳态的几个点的瞬态温度，并与有限元分析结果进行比较。
本课题在CATIA软件的帮助下对活塞进行建模组装，在ANSYS软件中对零件进行网格划分和分析，研究其热静态特性并将结果制成表格。研究了活塞在不同载荷条件下所受的应力。
本论文在系统研究的基础上，从以下几个方面进行了研究，弥补了研究的空白，展示了研究成果:
1)发动机活塞的温度分布和热流。
2)对活塞进行有限元分析，测量在实际中不可能找到的温度点，并观察活塞内部的热流。
介绍
发展大功率集成电路发动机是现代发动机发展的趋势。设计标准之一是努力减少结构重量，从而减少燃料消耗。这是通过改进发动机设计而实现的。这些改进包括增加轻质材料的使用，如先进的超高抗拉强度钢、铝和镁合金、聚合物和碳纤维增强复合材料。如果更复杂的部件可以作为一个整体来制造，那么更轻重量的材料的集成就显得尤为重要。在未来10-20年里，在不牺牲安全的情况下，增加20-40%的总重量似乎是可能的。Cuddy等人(1997)曾报道，车辆每减重10%，油耗有望提高6-8%。改进发动机设计要求优化发动机部件。因此，需要精密的工具来分析发动机部件。发动机活塞是汽车或其他汽车中被分析最多的部件之一
工业领域的组件。发动机可被称为汽车的心脏，而活塞可被认为是发动机最重要的部分。
设计过程:
计算机辅助设计或CAD有非常广泛的含义，可以定义为使用计算机进行设计的创造、修改、分析和优化。CAE(计算机辅助工程)指的是工程分析中的计算机，如应力/应变、传热和流动分析。CAD/CAE被认为是继电力之后从根本上提高生产力的最大潜力。CAD/CAE构建质量形式的概念
最终产品。与在最终检验中引入质量控制不同，它有助于开发一个贯穿产品生命周期的质量控制过程。CAD/CAE可以消除对原型的需要。但它需要原型可以用来确认，而不是预测性能和其他特征。CAD/CAE应用于制造、汽车、航空航天、铸造、模具制造、塑料等众多行业
电子及其他通用行业。CAD/CAE系统大致可分为低端、中端和高端系统。
在有限元分析的步骤:
- 问题及其领域的定义。
- 连续函数域的离散化
- 状态变量的辨识。
- 问题的表述。
- 建立坐标系。
- 为元素构造近似函数。
- 获取单元矩阵和方程。
- 坐标变换。
- 单元方程的组装。
- 最后一组联立方程的介绍。
- 对结果的解释
